Text
Инж. Г. П. ВАСИЛЬЕВ
ЕГО УСТРОЙСТВО,
СОДЕРЖАНИЕ и РЕМОНТ
ПОЛНОЕ, СИСТЕМАТИЧЕСКОЕ, ОБЩЕДОСТУПНОЕ РУКОВОДСТВО ДЛЯ МАШИНИСТОВ ПОМОЩНИКОВ, МОНТЕРОВ и СЛЕСАРЕЙ ДЕПО и МАСТЕРСКИХ.
Практическое пособие для технических училищ, курсов паровозных бригад и для самостоятельной подготовки к испытанию на право управления паровозом.
С 396 рисунками и чертежами.
3-е исправленное издание.
и: длгельство пк ж д «гудок*
М( И К ВЛ 19 ’ 6
гак и лекции по паровой машине и экипажной части паровоза. Мною совершенно сознательно не включено в книгу описание устройства и действия тормоза Вестингауза, так как по этому предмету уже имеется несколько прекрасных пособий, и так как включение этого материала сделало бы книжку слишком громо гдкой
Считаю долгом предупредить читателя, что вследствие большой и тяжелой работы, выпавшей на мою долю в последнее время и заставившей меня несколько отойти в сторону от тягового дела, а также вследствие пошатнувшегося здоровья, составлять и перерабатывать издаваемую книгу мне приходилось лишь урывками, пользуясь свободными минутами перерывов в работе. Поэтому весьма вероятно, что как в изложении, так и в системе расположения материала могут встретиться промахи, погрешности и даже ошибки, а при грудных в настоящее время условиях печатания книг и особенно чертежей неизбежно большое количество опечаток и промахов типографского характера.
Заранее извиняюсь за таковые перед читателями и очень прошу о всех замеченных ошибках и недостатках книги сообщить мне по адресу: Ростов н-Д., Управление Кавказского Округа Путей Сообщения.
Свою книгу я посвящаю паровозным бршадамб Владикавказской дороги, в дружной, совместной работе с которыми я провел большую и лучшую часть своей жизни и жел.-дор. деятельности, от помощника машиниста до начальника Тяги включительно, и любознательности которых эта книга, главным образом, и обязана своим появлением в свет.
Инж. Г. П. Васильев. Рос гон н-Д.
IS IX 1Ч2> года.
ПРЕДИСЛОВИЕ К 3-му ИЗДАНИЮ.
Грегьс издание настоящей книги выпускается через дна с половиной года после появления в свет первого издания. (’.голь быстрое распространение такой узко специальной 1счничсской книги свидетельствует о большой потребности в iin/iooiioM руководстве по паровозу и, доставляя мне, как штору, большое нравственное удовлетворение, в то же время н.т/ынк г на меня обязанность итти навстречу читателям в oiкошенин дальнейшего пополнения и совсршенсгвоваиия
КII111 и.
По мысли и нагелей книга должна получить ныне более широкое р,ц аросгранение и вместо узкого района, преиму-iiietiHiiiii UJia pei публики, должна разойтись но всей сети /ЦПМ'< ( ( < р
Поэтому, учитывая, что может быть некоторые отделы книги мною недостаточно ясно и полно изложены, может быть где встречаются промахи и погрешности, а может быть, с другой стороны, есть что либо лишнее и ненужное, я вновь усердно прошу читателей, не стесняясь формой изложения, сообщать мне о всех замеченных недостатках книги, дабы путем возможных исправлений и дополнений сделать в дальнейшем книгу еще более доступной и понятной для лиц, ею пользующихся.
Ростов н-Д. МИ-1925 года.
Инж. Г. П. Васильев.
ОГЛАВЛЕНИЕ.
Введение.
Часть 1-я.
Глава I. Краткие сведения из физики.
Тело. Основные свойства тел. Три состояния тел. Физические и химические явления. Измерение тел. Меры. Удельный вес тел. Упругость. Атмосфера. Сжимаемость газов. Закон Бойля-Мариотта. Теплота. Расширение тел от теплоты. Термометр. Единица теплоты. Теплоемкость. Теплопроводность. Источники теплоты. Горение. Теплотворная способность. Явления, происходящие при нагревании воды. Водяной пар и его свойства.
Глава П-я Краткие сведения из механики.
Движение. Равномерно-переменное движение. О гносительное движение. Инерция. Силы и их измерение. Понятие о массе. Изображение сил. Равновесие. Равнодействующая сила. Сложение сил. Па-раллелограм сил. Разложение сил. Центр тяжести. Три основных закона действия сил. Центробежная и центростремительная сила. Трение. Работа сил. Мощность работы. Понятие о машине и простые машины. Рычаг. Блок. Ворот. Наклонная плоскость. Клин. Винт. Закон сохранения энергии.......
Часть П-я.
ПАРОВОЙ КОТЕЛ ПАРОВОЗА.
Глава 1П-я. Конструкция паровозного когда
Главные части котла. Устройство гонки, ('вязи и анкерные болты. Котел Брогана. Цилинтриче-
Стр
1—23
23—43
ская часть котла. Дымогарные трубы. Расположение дымогарных труб. Постановка и укрепление труб в огневой решетке. Дымовая коробка. Задняя опора котла. Дымовая труба. Конус. Проверка постановки трубы и конуса. Сифон. Поддувало. Колосниковая решетка. Кирпичная кладка или арка. Обшивка котла. Основные размеры котла. Баланс топлива................................. 49—81
Глава IV. Устройство перегревателей.
Преимущество применения перегретого пара. Типы перегревателей. Перегреватели Пилока, Ло-пушпнекого, Шмидта, Ноткина, Фармаковского Пирометры...................................... 82 95
Глава V. Главнейшие повреждения, наблюдающиеся в паровозных паровых котлах, и их устранение.
Порча швов котла. Раз'едание листов котла. Явления, происходящие в топке при заправке паровоза. Образование накипи. Прибор Бельсдорфа. 1 Управление трещин и выпучин. Повреждение решетки. Порча связей. Повреждения и расстройства дымогарных труб. Частичная и полная смена труб.
Ремонт передней решетки........................ 95 115
Глава VI. Арматура паровозного котла.
Водомерное стекло. Водопробные краны. Предохранительные легкоплавкие пробки. Манометр. Предохранительные клапаны. Рычажный предохранительный клапан. Клапан Рамсботома. Клапан Альфа. Клапаны типа Альфа без шайб. Паропроводная труба и регуляторная головка. Регуля-юрный зологник. Регуляторный клапан. Регуля-юр Цара. Паровые трубы. Свисток. Форсунки. Форсунка Уркгардта. Форсунка Данилина. Американская форсунка.............................115 135
Глава VII. Инжектор и питание котла.
Устройство и деГи гвие инжектора. Инжекторы н.п иг । а тельные и всасывающие Инжектор Фрид м.111.1 Ипжгкюры Ь.инкип.i и 1ябловл Правила ни гания котлов инжектором ... . ... 13G I 16
Глава VIII. Промывка и продувка паровозных котлов и наблюдение за их состоянием.
Необходимость промывки коглов. Промывка паровоза. Горячая промывка. Способ горячей промывки по системе Витснберг-Шп >ьгана. Горячая промывка по система Уайта. Продувка koi лов. Прибор Арциша для продувки. Правила наблюдения за состоянием котла..................... Г17 158
Часть 111.
ПАРОВАЯ МАШИНА ПАРОВОЗА.
Глава IX. Общее понятие об устройстве и работе паровой машины паровоза.
Элементарная паровая машина. Движение поршня под давлением пара. Впуск и выпуск пара. Шатун и кривошип и преобразование поступательного движения поршня во вращательное движение оси. Мертвые точки. Маховик. Устройство паровой машины паровоза. Сила сцепления колес с рельсами. Коэффициент сцепления Поддерживающие и сцепные колеса паровоза. Полный и полезный вес паровоза. Главные об стоятельства паровоза..................... . 139—165
Глава X. Распределение пара простым золотником, различные моменты парораспределения.
Устройство и действие простого коробчатого золотника Передвижение золотника. Эксцентрик. Эксцентриситет эксцентрика. Расположение эксцентрика. Угол опережения. Линейные опере жения. Паровая машина с расширением. Отсечка. Наружная и внутренняя перекрыши золотника и их влияние на работу машины. Различные моменты парораспределения. Влияние размера эксцентриситета эксцентрика. Характер движения поршня и золотника. Состояние, пара в различные моменты работы паровой машины. Четыре основных периода работы пара в цилиндре. Вредные пространства. Золотник Трика Цилиндрические золотники. 165—185
Глава XI. Величина работы пара в паровой машине. Расход пара на единицу работы. Конденсация. Понятие о работе.
Понятие о работе паровой машины и се измерение. Работа пар! в цилиндре. Георстические ш-
аграммы работы пара в машине без расширения и с расширением. Индикаторные диаграммы. Применение индикаторных диаграмм. Определение работы машин по диаграмме. Среднее давление пара в цилиндре. Величина силы тяги или мощность паровоза. Сила тяги паровоза. Расход пара на единицу работы. Потери пара при работе в паровой машине паровоза. Потеря в паропроводе. Потеря от мятия пара. Потеря от утечки пара. Потеря от конденсации пара. Начальная конденсация. Внутренняя конденсация. Наивыгоднейшая скорость и отсечка .........-.............
1*5-204
Глава XII. Диаграммы Цейнера и Мюллера.
Построение диаграмм и определение по ним влияния различных элементов парораспределения. Влияние величины наружной перекрыши. Влияние внутренней перекрыши. Влияние угла опережения. 204 214
Глава XIII. Кулиссные механизмы.
Назначение кулиссных механизмов. Основная идея их устройства Кулисса Стефенсона. Ку-Лисса Аллана. Кулисса Гука. Рычажные кулиссные механизмы. Кулисса Джоя. Кулисса Вальшерта (Гейзингера). Мая 1ник. Кулисса. По южепие пальца контр-кривошипа и его тяга. Подвешивание кулиссы. Механизм для перестановки кулисе . . 214 242
Глава XIV. Паровозы компаунд. Паровозы с 4-мя цилиндрами.
Основная идея устройства паровозов компаунд. Индикаторная шагрямма паровозов компаунд. Величина отсечки в правом и левом цилиндрах. Особенности устройства кулиссных механизмов в паровозах компаунд. Особенности конструкции паровозов компаунд. Трогание поезда с места при паровозах компаунд. Прибор Борриса. Прибор Линднера. Прибор Коломенского завода. Прибор Маллета. Прибор инж. Емельянова. Прибор Дульца. Корпвалийский клапан. Клапанный прибор инж. Петрова. Предохранительные клапаны. Клапаны Рикура. Байпасы Мелина, Зяблова, Шмидта. Модераторы. Преимущества и недостатки па-|юво юн кОмпаупд. Паровозы с 4-мя цилиндрами С.и( темы Во клена, Т пццм, Маллета, де-Глена, Борриса Bi 6о 1 и друг. I рг\ни ши |ровые паровозы 242 290
Глава XV. Борьба с конденсацией пара, перегретый пар и особенности его работы, новейшие усовершенствования и идеи устройства паровых машин паровозов.
Борьба с конденсацией пара. Перегретый пар и его особенности. Необходимая степень перегрева пара. Особенности работы паровозов перегретым паром. Байпасы паровозов с перегревателями. Цилидрические золотники с подвижными дисками. Общие недостатки золотникового парораспределения и попытки их устранения. Клапанная машина Ленца. Машиш! Штумпфа с прямым током пара. Подогрев питательной воды............... 290 308
Глава XVI. Контр пар.
Действие контрпара Диаграмма работы контр-паром. Контр-воздух. Крап Лешателье. Правила применения контр-пара ........ 308—318
Глава XVII. Конструкция паровой машины па ровоза, наблюдающиеся в пей повреждения и их ремонт.
Цилиндры паровой машины. Порча и ремонт цилиндров. Постановка втулок. Испытание прочности цилиндров..................................318—332
Глава XVIII. Поршни и крейцкопфы.
Конструкция поршней и условия правильной их работы. Поршневые кольца. Разметка и изготовление их. Осмотр поршней. Поршневой шток. Поршневые сальники. Крейцкопф. Сборка и проверка параллелей. Проверка правильности хода поршня........................................ 332 360
Глава XIX. Шатуны (дышла), их конструкция, повреждения и ремонт.
Конструкция головок шатунов. Сцепные дыш-ча. Повреждение и ремонт дышл и подшипников. 11 шос дышловых рамок. Пригонка подшипников. Разметка центров подшипников ведущего дышла. Разметка подшипников сцепных дышл. Проверка центров сцепных дышловых подшипников. Дышловые клинья. Jlmii.iuiiiji* валики . . . . 360 377
Глава XX. Парораспределительные золотники.
Простые плоские золотники. Их основные размеры. Уравновешенные золотники Ричардсона, Адамаса и Борриса Золотниковые рамки. Недостатки плоских золотников. Золотники цилиндрические и поршневые. Золотники с внутренним впуском. Различные конструкции цилиндрических и поршневых золотников. Золотники для пере-I ре того пара. Круглые золотники с каналом Три-ка. Достоинства и недостатки цилиндрических золотников...........•....................
377—396
Глава XXI. Порча и ремонт парораспределительных золотников.
Важность правильной работы золотников. Осмотр золотников и устранение их неисправностей. Проверка золотникового зеркала. Проверка золотников. Проверка правильности работы Коломенского прибора. Значение и величина линейных опережений. Эллиптические диаграммы .... 396— 422
Глава XXII. Проверка кулиссных механизмов и их ремонт
Обследование ку.тиссного механизма. Проверка правильности работы механизмов Вальшерта. Проверка кулиссы Джоя Проверка эксцентриковых кулисе. Разметка рейки переводного рычага. Ремонт кулиссного механизма........... 422—142
Часть IV-я.
Глава XXIII. Экипажная часть паровоза.
Рама. Условия, которым должна удовлетворять правильно собранная рама. Осевые буксы. Буксы Цара. Буксовые подшипники. Подшипники Обергетмана. Паровозные колеса и оси. Спицы. Ободы. Кривошипы. Цапфы или пальцы. Противовесы. Паровозные оси........................ 443—!68
Глава XXIV. Радиальные оси и тележки.
База паровоза. Оси с увеличенными разбега-ми. Подвижные оси Радиальные оси. Тележки.
(вухосныс тележки ['слежка Крауса . ... 468—478
Глава XXV. Рессоры.
Назначение рессор. Их действие и свойства. Конструкция рессор. Различные типы соединения рессор с рамой. Опоры на буксы. Сопряженные рессоры. Балансиры . . . . •................178 184
Глава XXVI. Повреждение и ремонт паровозной рамы и экипажной части паровоза.
Ослабления и трещины в рамах и их исправление. Проверка рамы. Повреждение и ремонт букс и буксовых подшипников. Разметка новых буксовых наличников и подшипников. Разметка осевых подшипников для расточки. Определение напусков буксовых подшипников. Проверка правильности расточки подшипников, их пришабри-вание и окончательная сборка. ............. 181—511
Глава XXVII. Порча и ремонт колес и осей паровозов.
Порча и ремонт бандажей. Повреждения, наблюдающиеся в колесных центрах и их исправления. Повреж 1ение и ремонт пальцев кривошипов Обточка пальцев кривошипов и смена их. Меры против ослабления колес на осях. Порча и ремонт паровозных осей. Изгиб осей. Обточка шеек осей и предельные размеры осевых шеек. Осмотр колесных станов. Порча и ремонт эксцентриков . 511—527
Часть V-я.
Глава XXVIII. Сила тяги паровоза, сопротивления вагонов, паровоза и тендера, подсчет возможного состава поезда.
Сила тяги паровоза на ободе колеса или сцепная сила тяги. Цилиндровая, индикаторная сила тяги. Сила тяги па крюке тендера. Сопротивление поезда передвижению его по горизонтальному пути. Сопротивление от под‘ема. Сопротивление ог кривой. Полное сопротивление вагона. Сопротивление паровоза и тендера. Мощность паровоза по котлу. Предельная скорость на под‘-еме. Определение возможного состава поезда по силе тяги на обороде колеса. Примеры подсчета состава поезда по сцепной силе т>н и. Расчет воз-
можного состава поезда. Паспортные книжки пари возов. Приспособление для облегчения взятия поезда с места. Вредные движения пгтровоза . .
Глава XXIX. Смазка и смазочные приборы.
Цель смазывания движущихся частей паровоза. Смазочные масла, употребляемые для смазки паровозов и их качества. Специальные масля для смазки паровозов с перегревателями. Температура вспышки. Графитовая смазка. Смазывание паровозов и смазочные приборы. Обыкновенные масленки. Лубрикатор Натана. Лубрикатор Фридмана. Лубрикатор Детройт. Прибор Фридмана с невидимой подачей смазки. Бесклапанный смазочный аппарат Фридмана с видимой смазкой...........
Предметный указатель.........................
528—548
549—574
575—583
Kill
ВВЕДЕН И Е.
Идея самодвижущегося экипажа, приводимого в действие силой пара, возникла еще в 17-м и начале 18-го столетия, когда такие умы, как Ньютон, Франклин, Уатт, Паппин и другие, высказывали мысль об устройстве экипажа, приводимого в движение силой пара.
Осуществить эту идею на деле удалось впервые сначала французу Кюньо (1769 г.), а за ним американцу Оливеру Эвансу (1804 г.) и англичанину Тревитику. Однако, первоначальные попытки как этих, так и других лиц были или случайны, или неудачны и лишь в 1820—1830 годах англичанину Джоржу Стефенсону удалось построить несколько паровозов, которые уже имели практическое значение, до известной степени удовлетворяли пред'являемым к ним требованиям и являлись прототипом современного паровоза.
Таким образом, считать какое либо определенное лицо изобретателем паровоза не приходится, и Дж. Стефенсон является лишь первым из техников, удачно осуществившим на деле идею постройки самодвижущегося парового экипажа.
Его собственный сын и его сотрудник в работах по постройке паровозов Роберт Стефенсон признавал, что „паровоз был изобретен не одним человеком, а целым поколением инженеров-механиков".
Тем более нельзя приписать кому-либо одному идею устройства современного - паровоза и последний является творением технического гения, мысли и знаний целой плеяды техников, направлявших свой ум к работе на благоденствие и пользу стран и народов.
Действительно, едва-ли какое-либо другое изобретение оказалось столь могучим орудием цивилизации, как паровоз, который в течение ста лет своего существования произвел поистине колоссальный переворот как в экономической, так и политической жизни народов и вызвал постройку более миллиона верст рельсового пути, оживив и призвав к жизни дикие раньше степи Америки, приблизив Дальний восток России к ее сердцу Москве, и дал возможность человеку использовать природные богатства таинственных дебрей центральной Африки
Хотя в настоящее время, особенно среди не специалистов, часто слышится мысль, что паровоз уже отжил свой век и подлежит замене электромоторами, автомобилями или летательными аппаратами, но такие суждения едва ли являются своевременными.
Несомненно, что дальнейшее развитие автомобильного дела, электро-техники и авиации завоюет человеку новые области и откроет новые горизонты, может быть паровоз через некоторое время вынужден будет уступить свое место новому конкуренту — тепловозу. Но находящееся на сети дорог нашей республики число паровозов настолько велико и представляет собой такой огромный капитал, что даже, если тепловозы и оправдают все те возможные и боль шие надежды, которые на них возлагаются, все же отказаться сразу от паровозов вряд ли будет возможно и паровозу еще долго придется продолжать свою службу на пользу человечества.
Поэтому возможно полное и обстоятельное изучение теории и конструкции паровоза, знакомство с его достоинствами и недостатками и знание приемов и способов устранения этих недостатков является для каждого техника железнодорожного дела не только желательным, но и настоятельно необходимым.
Хотя современные паровозы представляются совершенно несравнимыми с первыми творениями Стефенсона, но тем не менее и в современных паровозах вполне сохранились те основные части, что были у первых паровозов Стефенсона, и современный паровоз, как и паровозы Стефенсона состоит из парового котла и паровой машины, укрепленных на подвижном основании, представляющем собой железную раму, поставленную на колеса и образующую собой экипаж, могущий передвигаться под действием паровой машины.
Котел, паровая машина и лкинажная чисть представляют собой три основные и главные части каждого наровола и различаются между собой в различных паровозах лишь конструкцией их деталей.
Конструкция деталей наиболее важных частей паровоза, число и размер этих частей характеризуют собой ту цель и назначение, с которыми построен данный паровоз, и определяют собой тип нарое.ова.
Гак, паровозы с большими колесами, диаметром около ’ х метров, могущие развивать большую скорость, но п<-могущие вести тяжелого поезда, характеризуют собой тип курьерского паровоза. Тяжелые паровозы с большим котлом и значительным числом колес небольшого диаметра, около I —1,3 метра, представляют тип товарного паровоза Компактные', но сильные паровозы без тендера или, in к на «ывасмые, твик паровозы, снабженные колесами диаметром
около 1 метра, являются представителями типа маневровых паровозов. Кроме того, имеются типы специальных паровозов тля пригородных, городских и горнозаводских дорог, паровозы для зубчатых дорог и г. д.
Более детальная характеристика типа паровоза определяется указанием конструкции более мелких частей, системы работы пара в паровой маните, наличием или отсутствием перегревателя и т. д.
Раз'яснепие способа действия, описание конструкции и указание способов ремонта трех вышеуказанных основных частей паровоза, т. е. кот па, паровой машины и экипажной части паровоза, и составляет собой содержание настоящего сочинения.
Однако, для лиц, не прошедших систематического курса технических учебных заведений, в целях более ясного и отчетливого представления о тех явлениях, которые происходят при работе различных частей паровоза и для более легкого понимания его действия, является необходимым предварительно ознакомиться с теми самыми основными и элементарными сведениями—из физики и механики,с которыми придется иметь дело при прохождении курса. Такие сведения и изложены в 2-х первых главах настоящей книги.
ГЛАВА I.
Краткие сведения из физики.
Тело. Вся вселенная состоит из множества отдельных предметов или тел, составляющих в совокупности видимый нами мир или природу. То, из чего состоят все тела природы, напивается веществом или матернею, а всякий вещественный предмет называется tfai.tuчески,и тгмм.
I la основании произведенных учеными исс чедований признается, что вещество всех тел природы не заполняет всего занимаемого телом пространства, a еосшоши u.i ши цельных, иги-чтичих частиц, настолько мелких, что размера их мы не можем даже себе представить. Такие отдельные частицы, из которых состоит вещество каждого тела, называются НОП'А К 1U.4U.
Основные свойства тел. Основными свойствами каждою физического тела являются его штронии.ае.шють и вес.
Действительно, из опыта мы знаем, что если какое-либо пространство занято каким-либо телом, то другого тела в но же пространство мы поместить уже* не можем. Для того, чтобы сделать это, мы должны принять или сдвинуть в < трои) первое тело или раздвинуть его части и только ни да мы можем поместить на его место другое тело. Когда мы напиваем воду в какой-либо сосуд, то вода должна вы п енить из сосуда воздух и занять его место; когда мы и наполненный воюй сосуд опустим какой-либо предмет, Например, камень, то камень вытеснит часть воды из сосуда и 1ЛЙМСГ ее место; когда мы забиваем гвоздь в дерево, то цини., проникая в дерево, раздвигает его частицы и занимает их место.
Гочно также из ежедневного опыта мы знаем, что i.au iov тело, ничем не поддерживаемое, стремится упасть к.। юм.по. Очевидно существует какая-то причина или сила, । niop.’Bi при du ивае| всякое тело к земле. Эта сила называется « Пнин ГЯЖ111И, ennui веса или просто весом Тела.
I 1111'11111)1 I
Три состояния тел. Обращая внимание на предметы или физические тела, которые нас окружают, мы видим, что они бывают в трех видах: или твердые, например, дерево, железо, камень, лед, или жидкие—спирт, вода, нефть, или газообразные—воздух, пар и т. н.
В твердых телах составляющие их частицы соединены крепко одна с другой и, чтобы разъединить такое тело на части, требуется приложить более или менее значительное усилие.
В жидких гелах частицы соединены между собой гораздо слабее и для разделения их требуется усилие небольшое.
В газообразных же телах частицы не только не оказывают сопротивления их разделению, но, наоборот, сами стремятся расшириться и занять возможно большее пространство, т. е. увеличить свой об‘ем.
Физические и химические явления. Все окружающие нас тела как твердые, так и жидкие и газообразные под действием тех или других сил природы подвергаются различным изменениям как в их расположении относительно друг друга, так и в их состоянии. Такие изменения положения или состояния тел называются явлениями.
При одних явлениях вещество тела, а по большей части и наружный вид его не изменяются, например, когда тело перемещается с одного места на другое, его вещество и наружный вид не изменяются; когда какое-либо колесо вращается на своей оси, его вещество и наружный вид также не изменяются. Когда вода превращается в лед или пар, то, хотя наружный вид воды и изменяется, вода все-же остается водою, и путем нагревания льда мы можем вновь превратить его в воду, а путем охлаждения пара можем и из пара вновь получить воду.
Такне явлении, /цт которых ее тест во тела не измен лг тея. назывтотся немениями физическими и изучаются наукой, называемой физикой.
Но в природе существуют и другие явления, при которых вещество тела существенно изменяется, и в результате происшедшего явления из данного вещества получаются другие вещества, совершенно не похожие на прежние. Примером таких явлений может быть, явление горения дерева, при котором вещество дерева исчезает и получаются другие вещества—дым и зола, которые совершенно не похожи на вещество дерева.
Такие явления, при котори.г естество тела с\ тестегнпо изменяется, налыелпотгл явлениями химическими и изучаются наукой —химией.
Измерение тел. Меры. Для того, чтобы легче судить о телах природы и их качествах и, например, сказать, что одно тело больше или меньше другого, или, что оно тяжелее или >
легче другого и т. д., тела природы и их качества сравнивают между собою ti.ui измеряют из'.
При этом, конечно, сравнивают между собою только одинаковые свойства или качества тел, например, длину одного тела только с длиной другого, вес одного тела только с весом другого, теплоту одного тела только с теплотой другого и т. д.
Для удобства сравнения или измерения различных тел и более ясного понимания полученных результатов обыкновенно сравнивают их свойства и качества со всем известными, определенными величинами, принятыми за единицы измерения и называемыми мерами.
Для главнейших единиц измерения изготовлены образцовые единицы, по которым приготовляются меры для повседневного употребления.
Для измерения длины различных линий служат меры расстояния или линейные меры.
В России ранее употреблялись следующие линейные меры:
1 верста S~--_ 500 с аж. 1 сажень = 7 футам
1 сажень = 3 аршин. 1 фуг = 12 дюй ма м
1 аршин —— 16 1 верш к. аршин=2 1 дюйм = 10 !8 дюймам. линиям
В настоящее время в С.С.С.Р. введена новая, так называемая метрическая система мер. Эта система была изобретена во Франции и оттуда распространилась по всему миру, как наиболее простая и удобная. Удобна она в том отношении, что в ней каждая единица меры ровно в 10 раз больше или меньше соседней меньшей или большей единицы того же измерения.
За единицу (липы в метрической системе мер принят 1 метр, длина которого равна 4uqqqqoq части окружности земного шара, проходящей через город Париж и северный и южный полюсы земного шара (парижского меридиана).
1 метр = 10 дециметрам^ЮО сантиметрам=1000 миллиметр.
1 дециметр = 10 сантиметрам^ 100 миллиметр.
1 сантиметр = 10 миллиметр.
1000 метров составляют единицу длины, называемую километром, которая служит для измерения больших расстояний и представляет собой длину немного менее версты.
За ещнииу веса в метрической системе принят 1 грамм, который равен весу 1 кубического сантиметра чистой воды.
1000 граммов составляют килограмм.
1000 килограммов „ 1 лопну, представляющую
собой вес 1 куб. метра чистой воды.
Для сравнения прежних русских мер с метрическими и перевода их в метрические или обратно можно пользе-ваться следующими таблицами:
I. Таблица для сравнения линейных мер.
1 верста =1,006678 километра
1 километр = 0,9374 версты.
Метры Миллиметры Дюймы Футы Сажени Вершки Аршины
1 1.000 39,3708 3,28090 0,46870 22,4976 1,40610
0,001 1 0,03937 000328 0,00047 0,02250 0,00141
0.02540 25,3995 1 0,08333 0,01191 0,57140 0,03571
0.030479 304,794 12 1 0,14286 6,86714 0,422857
2,13357 2133,57 84 7 1 48 3
0.04445 44,4494 1,75 0,14583 0,02083 1 0,06250
0,71119 711,190 28 2,33333 0,33333 16 1
II. Таблица для сравнения мер веса.
I 1Г-ООПГ ' 1 тонна =61 пуду
] пуд = 16,3805 килограммов . . пп,J
I <bv7iT= 04095 1 килогРамм °>()Ы пуда
I фунт и.дидо .. ! * =2,44193 фун.
Для сравнения между собой, т. е. для измерения поверхностей тел или их площадей, измеряемые площади сравнивают с квадратными площадками, принятыми за единицу меры площадей и называемыми кча (ранты,ин .ие/м.ям. Квадратом называется такой четырехугольник, у которого все 4 стороны равны и все 4 угла одинаковы.
Таким образом, кширн/ппын <ан/нн.и<чпр есть такая четырехугольная площадка или поверхность, у которой все 4 угла прямые (т. е. одинаковые) и каждая сторона которой, т. длина и ширина равна 1 сантиметру.
Квадратный километр—такая квадратная поверхность, v которой длина и ширина равна 1 километру.
Таким образом:
1 квадратный километр 1000 X 1000 = 1.000.000 кв. метров.
1 квадратный метр — 100 X 100= 10.000 кв. сантим.
1 квадратный сантиметр= 10 X '0 100 кв. миллим.
Для измерения об'емов тел измеряемые тела такжт сравниваются с другими телами, об'емы которых приняты за единицу об'ема. Единицы, служащие для измерения об‘ем., тел, называются мерами об'емов или кубическими мерами.
Кубом называется такое тело, которое со всех сторон -ограничено шестью одинаковыми квадратами.
Так, например, кубическим сантиметром называется об‘ем такого кубика, у которого все стороны ограничены площадками, равными I квад, сантиметру, и, следовательно, у которого длина, ширина и высота равны между собой и равны 1 линейному сантиметру.
Кубическим метром называется об’ем такого куба, длина, ширина и высота которого равны 1 линейному метру.
1 куб. метр = 10 10 X 10= 1000 куб. дециметров =
100 X 100 < 100 = 1.000.000 куб. сантиметров.
1 куб. дециметр = 10 X Ю>, 10=1000 куб. сантиметров.
1 куб. сантиметр = 10 X 10' 10= 1000 куб. миллиметров.
Об‘ем в 1 куб. дециметр—называется jww/w.h и служит единицей для измерения об'ема жидких тел.
Удельный вес. Хотя все тела имеют вес, но из повседневного опыта мы хорошо знаем, что не у всех тел вес одинаков: одни тела бывают легче, другие тежелее. Если взять два бруска одинакового размера -один железный, другой деревянный, го железный брусок окажется гораздо тяжелее деревянного бруска; деревянная тормозная колодка легче чугунной; ведро керосина легче ведра воды и т. д.
Такое неравенство весов одинаковых об'емов различных тел происходит оттого, что в одинаковых об'емах разных тел помещается не одинаковое количество вещества. В каком-либо об'еме одного тела помещается большее количество частиц вещества, чем в гом же об'еме другого тела, и, следовательно, частицы первого тела ближе или плотнее рас-почожены друг к другу, чем частицы второго тела.
Удельный вес тел. При помощи взвешивания различных тел, взятых в одинаковых об'емах, и сравнения полученных весов между собою, мы можем определить не только вес каждого тела, но и во сколько раз одно тело легче или тяжелее другого, т. е. во сколько раз одно тело плотнее другого-
Для удобства условились плотность воды принимать за единицу и сравнивать веса всех тел с весом воды, а отношение, показывающее во сколько раз данное тело легче или тяжелее воды, условились называть улельпым eem.it.
Таким образом, если, например, говорят, что удельный вес ртути равен 13,(5, го это значит, что какой-либо об'ем, пшолнепный ртутью, будет весить в 13,6 раза больше, чем гот же об'ем, заполненный водой.
Удельный вес или плотность железа равна 7,8, это значит, что железо в 7,8 раз тяжелее воды. Удельный вес меди равен 8,8 значит медь в 8,8 раз тяжелее воды и в то же время п-гче ртути, но тяжелее железа.
Удельный нес дубового дерева равен 0,7, г. е. меньше у в пшого веса воды, который равен 1, значит дерево легче
воды. Поэтому оно и плавает на поверхности воды. Удедь-ный вес нефти = 0,9, значит нефть также легче воды.
У газообразных тел, как мы знаем, их частицы всемерно стремятся занять возможно больший об’ем и возможно больше удалиться дру1 oi друга, поэтому плотность или удельный вес газообразных тел меньше единицы и газы легче воды.
Упругость. Те мельчайшие частицы, из которых состоят тела, не находятся всегда в полном соприкосновении труг с другом, а отделены друг от друга такими яте мельчайшими промежутками. Но между отдельными частицами существует взаимное притяжение или сцепление, вследствие' которого тела не распадаются на отдельные частицы и, чтобы отделить одну частицу от другой, нужно приложить некоторое усилие. Если это усилие не велико, то, вследствие взаимного притяжения или сцепления частиц после прекращения усилия, частицы вновь возвращаются в свое прежнее положение.
Мы можем сжать рукой кусок резины, но как только прекратим сжатие, резина тотчас же придет в свое прежнее положение. Мы можем сжать каким-либо поршнем воздух, но как только мы бросим нажимать на поршень, воздух вновь придет в свое прежнее положение и займет прежний об'ем. Такое свойство тел—стремиться при давлении на них занять свой прежний об'ем и форму—называется \ п/пю. шью.
Упругостью обладают все тела как твердые, так и жидкие и газообразные. Но не у всех тел упругость одинакова; одни тела, например, резина, пробка, сталь, китовый ус-обладают большей упругостью, другие, как дерево, свинец, камень, вода обладают меныпей упругостью, некоторые же тела, как, например, стекло, имеют очень небольшую упругость.
Наибольшей упругостью из всех тел обладают газы. Как бы сильно мы ни сжимали газ, он тотчас же, по прекращении сжатия, опять принимает прежний об'ем.
Атмосфера. Тот газ, который нас окружает и которым мы дышим, называется воздухом. Воздух представляет собой смесь двух газов: кислорода и азота и имеет удельный Bee-О.0U13, т. е. он в 700 раз легче воды. ’)
По исследованию ученых оказывается, что весь земной шар, па котором мы живем, окружен со всех сторон слоем воздуха, толщиной около 60—70 километров. Этот слой воздуха, окружающий нашу землю, называется итши-фе/юй.
Около поверхности земли атмосфера бывает плотнее, а чем дальше от земли, тем она становится реже.
>) Точный состав воздуха: кисаорота—21 часть, азота—78 частей и орочах галоп 1 часть, всего 100 частей.
Так как воздух есть газ, а все газы имеют стремление расширяться и занимать возможно большее пространство, то и воздух должен был бы рассеяться в бесконечном пространстве вселенной, если бы он нс имел веса, вследствие которо! о он удерживается около земной поверхности.
Если же воздух имеет вес, то слой воздуха, окружающий .земной шар, должен производить на все предметы, находящиеся на земле, известное давление. Такое давление воздуха на все находящиеся на земле предметы действительно и существует. 11ри этом давление слоя воздуха или атмосферы на каждый предмет происходит со всех сторон и сверху и снизу и с боков. Атмосферному давлению подвержено также и наше гело. Мы не чувствуем этого давления лишь потому, что воздух через сосуды и поры нашего тела проходит внутрь его и давит на тело как извнутри, так и снаружи с одинаковой силой.
В существовании давления воздуха можно убедиться очень простым опытом; возьмем стакан, нальем его до краев водой и накроем листом бумаги. Если мы осторожно и быстро перевернем стакан, то увидим, что вода из него не выльется. Это происходит оттого, что на бумагу давит снизу воздух и не позволяет ей отделиться от стакана.
Итальянский ученый Торичелли определил ту силу, с которой слой атмосферы давит на все находящиеся на земле предметы, и нашел, что атмосферное давление равно приблизительно 1 килограмму на каждый квадратный сантиметр этой поверхности.
С давлением столба атмосферы или атмосферным давлением люди условились сравнивать все те давления газов или паров, с которыми им приходится иметь дело, и измеряют их давление числом атмосферных давлений или числом а гмосфер.
Сжимаемость 1азов. Закон Бойля—Мариотта. Обладая стремлением беспредельно расширяться и занимать возможно больший об'ем, все газы, в том числе и воздух, в то же время обладают и большой способностью сжиматься от внешнего явления; при сжатии газов их стремление к расширению или упругость возрастает, и давление на стенки заключающего их сосуда увеличивается. Доказательством этого может служить знакомая всем нам с детства игрушка, называемая воздушным пистолетом, в котором воздух, сжимаемый между •шумя пробками, приобретает, наконец, такую упругость, что с силой выталкивает пробку и производит выстрел.
Зависимость между об'емом, занимаемым определенным количеством газа, и производимым па него давлением, была определена английским ученым Бойлем и фрацузским ученым Марионом. Эти ученые нашли, что во сколько раз больше будет тапленпг, производимое па какое-либо количество газа.
но столько pit м< ныш сделается оо'ем этого газа; обратно, во сколько р.п больше становится об'ем какого либо количества lata при его расширении, во столько же раз умеш-шаетсч его упругость или давление. Говоря другими словами, .шинлше чын о tn им « тем-Жс количест/м.м nun, tifipttiiinii iipiHiopuiiitiuiueit iipi>H.mo iitMo.iiy на нею jituieiiuio.
Этот закон известен в физике под именем закона Iwii.tt-Чнриптпт и является очень важным при изучении работы паровой машины.
Теплота Обращая внимание па состояние находящихся около нас предметов, мы видим, что одно тело бывает горячее. другое холоднее. Мы говорим, что одно тело нагрето больше, другое меньше. Степень нтретокшп тела пире и-ляетси ею температурой и измеряется помощью особых приборов, вазы ваем ы х шермижтрпм и.
Теплота, которая имеется в каком-либо теле, может передаваться другому телу и, при соприкосновении с таким, нагревать его. Кроме того, при горении какого-либо вещества, папр., угля, дров, нефти или газа, часть выделяющейся теплоты передается окружающим телам при помощи лучей тепла, исходящих от огня,—такая теплота называется ty чистой теплотою.
Расширение тел oi теплоты При mupemtnuu от соприкосновения с другими телами, а также и от лучистой теплоты tiii.nшинстио фн.гпческил- тел ристпрлетеи, т. е. увеличивается в об‘еме- Способностью расширяться при нагревании обладают как твердые, так и жидкие тела и особенно тела газообразные.
Охлаждение тел производит на них действие обратное нагреванию и при уменьшении температуры почти все тела уменьшаются в об'еме.
Термометр. На свойстве тел— увеличивать свой об*ем при нагревании и уменьшать его при охлаждении основано устройство приборов, служащих для измерения температуры, —термо, метроч.
Термометром самого простейшего вида является всем известный ртутный термометр (градусник), который состоит из небольшого стеклянного шарика, наполненного ртутью, и топкой стеклянной трубки, в которую входит часть ртути из шарика. При повышении температуры ртуть расширяется и ее столбик поднимается вверх. При уменьшении температуры об'ем ртути, наоборот, уменьшается, г. е. она опускается.
На самой стеклянной трубке, или на какой-нибудь линейке, укрепленной рядом с трубкой, наносится целый ряд делений или градусов. При нанесении градусных делений, прежде всего, отмечаются нттюлнные точки термометра Такими точками являются: во 1-х, точка таяния льда и, во
2-х, ючка кипения воды. Точкой таяния льда называется та точка ид стеклянной трубке термометра, на уровне которой останавливается столбик ртути, если ртутный шарик термометра поместить в тающий лед. Точкой же кипения воды азывается га точка на стеклянной трубке, на уровне которой останавливается столбик ртути, когда шарик термометра помещен в пары кипящей воды.
Тс положения столбика ртути в трубке, которые он занимает при обоих указанных температурах, остаются всегда постоянными и отмечаются на трубке черточками Затем, расстояние между этими черточками делится на равные деления, называемые градусами. Такие-же градусные деления наносятся и ниже черты, соответствующей температуре таяния льда, которая обозначается цифрой О градусов. Вместо слова градус, обыкновенно пишется миленький ,нзчек 11 и, например, выражение 25' — обозначает 25 градусов
В С.С.С.Р. обыкновенно пользуются термометрами Реомюра и термометрами Цельсия. Разница между этими термометрами та, что в термометре Реомюра расстояние между /постоянными точками, т. е. между точкой таяния льда и точкой кипения воды, делится на 80 частей, а в термометре Цельсия на 100 частей. Таким образом, по термометру Реомюра вода кипит при 80й, а по термометру Цельсия—при 100“. Каждые 5° термометра Цельсия равны 4° Реомюра, и когда, например, термометр Цельсия показывает 25°, то по термометру Реомюра будет только 20°.
Говоря о расширении тел, надо замети 1ь, что w w тем при итршп/нип pacmupittoinr / тпнпкот. При одинаковом увеличении своей температуры одни тела расширяются больше, другие меньше. Так, например, железный стержень □ диной в 1 метр при нагревании на 100° удлиняется на 1.2 миллиметра. Точно такой-же медный стержень при нагревании па 100° удлиняется уже больше, именно на 1,7 милли-четра. При нагревании этих стержней не па 100°, а только на Iй, конечно, и удлинение их будет в 100 раз меньше, т. е. для железнсл о стержня только 0,012 мм и для медного стержня 0,017 мм. По мере увеличения температуры этих брусков их удлинение также будет постепенно увеличиваться.
Единица теплоты. Для нагревания до одной и той-же омперагуры различные тела требуют разшчо количегтип пи-плиты. Одни тела, как, например, дерево, камень, требуют для своею нагревания больше теплоты, другие, например. м> дь. железо и т. л.-меньше. Для того, чтобы судить о Юм, сколько именно теплоты требует какое-либо тело для своею нагревания, условились количество теплоты измерять едиппцамп теплоты, при чем J« < чп/ииу пи-плоты уе.ити-«<» Ъ ирнии ни пн, ииличгч-тчо теп пипы, uy.iiruoe ,ил liiitpemniun I
ни кч/ki u.mi <:<> (hi ini / i)iu iye Целы-ии. Такай с хинина шеилтны налынаешек nit.in inn-и.
ТепЛОСМКОСТЬ. Наличеешиа e птиц шенлошы, киширое нужна зишрашишъ uu uaitiiuteiiiin ше.иперашу put a maut нч.инрамма janiiaia тела ни t** Цельенп, iia.iiiiiuteiiicii iiieit.iae.MKaeuibia inaaa тела.
Тик, теплоемкость воды 1 единице теплоты, теплоемкость железа =1 '/юо единицы теплоты, темлоемкость меди=!’ юо единицы теплоты и г. д., т. с. для нагревания 1 килограмма железа па Г требуется затратить " но единицы теплоты, для нагревания 1 килогр. меди на Г надо затратить единиц теплоты.
Теплопроводность Получая при нагревании какое-либо количество теплоты, физические тела распространяют полученную теплоту внутри себя и, в свою очередь, передают ее соприкасающимся с ними другим телам. Одни тела делают это легче, другие труднее, например, железо, медь и, вообще, металлы -легко передают через себя теплоту, а кирпич,камень, котельная накипь значительно хуже, азбест же совсем плохо передаст теплоту.
('насобнаешь шел рисираетриняип, внутри се.бя шеи литу или нравадитн ее через себя. налы вне шея шеплаирае.и nine пила. Таким образом, можно сказать, что железо обладает большей теплопроводностью, чем дерево, камень имеет большую теплопроводность, чем азбсст и т. п.
Источники теплоты. Главным источником теплоты у нас на земле служит солнце, являющееся естественным источником теплоты, но, кроме солнца, есть еще искусственные источники теплоты. Такими источниками являются трение и горение. В нашей жизни особенное значение имеет, именно, второй источник теплоты, т. е. горение.
Горение есть явление химическое и состоит в соединении составных, горючих частей какого-либо тела с кислородом воздуха, при чем выделяется теплота. При сжигании топлива в топке паровоза оно совершенно меняет свой вид. Входящие в состав топлива, главным образом, углерод и водород, а равно и другие его горючие примеси, соединяясь с кислородом воздуха, образуют газообразные продукты горения, а на колосниках остаются лишь остатки негорючего топлива в виде золы и шлака.
Главными составными частями топлива являются углерод и водород. Если хотя часть топлива нагрета до высокой температуры, то горючие части топлива начинают соединяться с кислородом воздуха, т. е. сгорают, развивая большое количество теплоты, которой мы и пользуемся для наших целей: для отопления домов, обжига кирпича, отопления котлов и т. д.
Теплотворная способность. В зависимости от количества содержащихся в топливе углерода, водорода и других
горючих частей, при сгорании одного и тою-же весового количества разного топлипл, получается больше или меньше тепла, т. е. получается разное количество единиц теплоты ('ноеобноена, I liit.inip. топлива рилвчть или сотворишь при ктрании известное число e.iuuun теплоты называется шеилошчорнои способностью.
Хороший каменный уголь (курной! содержит около 80 процентов’) углерода, и каждый килограмм его при сгорании может развить около 7500 единиц теплоты, т. е. его теплотворная способность равна около 7500 калорий.
Теплотворная способность разных сортов угля не одинакова и колеблется от боОО до 8000 калорий. Она то и служит для определения качества угля и чем большею теплотворною способностью обладает уголь, гем он и считается лучше.
Нефть содержит около 87 процентов углерода, и ос теплотворная способность равна 11000 ед. теплоты, т. е. она обладает большей теплотворной способностью, чем уголь. Вследствие этого, тля нагревания одного и гого-же помещения или одного и того-же котла, нефти расходуется меньше, чем угля.
Явления, происходящие при нагревании воды. Если мы будем нагревать 1 килограмм воды в открытом сосуде, например, в обыкновенной кострюле до 100 градусов Цельсия, го, как нам уже известно, для нагревания ее на каждый градус нам потребуется затратить по одной единице теплоты, а всего потребуется 100X1=100 единиц теплоты. Все время мы ясно видим, куда девается та теплота, которую мы передаем воде, она идет на нагревание воды, т. е. на повышение ее температуры. При этом с поверхности воды выделяется небольшое количество пара, г. о., как говорят, происходит испарение воды.
Но, когда вода в открытом сосуде нагреется до 100°, то сколько бы мы не усиливали огня под этим сосудом нагреть воду выше этой температуры мы не сможем, и та теплота, которую мы передаем воде, станет куда го скрываться. Присматриваясь к находящейся в нашей кострюле воде, мы заметим, что внутри ее по всей толщине слоя воды начинают обра-швывагься пузырьки пара, которые поднимаются вверх, вы-к тают наружу и смешиваются с воздухом Вода, как говорят, закипает.
Именно на образование из воды пузырьков пара, т. е. и.। парообразование и расходуется та теплота, которую мы «и дали воде и которая, как нам казалось, скрылась неизве-(1НО куда. Смерив температуру этого пара, мы увидим, что она равна температуре воды, т. е. равна 100°.
*) Процентом называется сотая часть какого-либо, количества. Если loiiopiiirii, чю умерода и топливе КО процентов, го зто значит, что в каж-U.IX НЮ пудах Ioimiiiu ик.ночаец-я 80 частей, г. е. 80 пудов углерода, а 20 ч.н i> й, пли .’О пу юн ipyuix примесей.
Необхо 1имо усвоить разницу между испарением, т. е. выделением пара с поверхности воды, и парообразованием, т. е. выделением пара по всей толщине слоя воды.
Продолжая подогревание воды далее, мы заметим, что, наконец, настанет такой момент, что вся бывшая в сосуде вода обратится в пар и смешается с воздухом. Если бы нам удалось как либо собрать весь полученный пар, то мы бы увидели, что он занимает объем в 1700 раз больший, чем занимала та вода, из которой он образовался.
Ученые путем сложных опытов выяснили, что для того, чтобы обратить один килограмм воды, нагретой до 100°, в пар, имеющий ту-же температуру, надо затратить еще 537 единиц теплоты. Таким образом, если взять 1 килограмм холодной воды, имеющей температуру нуль градусов (0°), и обратить ее в пар, то для подогревания воды до 100° потребуется израсходовать 100 единиц теплоты и для превращения этой воды в пар еще 537 единиц, а всего 100+537- = 637 единиц. То количество теплоты, которое, на первый взгляд, как бы скрывается неизвестно куда, а на самом деле идет на превращение нагретой до 100° волы в пар той-же температуры, называется скрытой тенлошон парообрилмтнин.
Точно также и обратно, когда пар, охлаждаясь, переходит в воду, затраченная на его образование скрытая теплота выделяется обратно, иначе говоря, при обращении пара в воду—становится теплее.
Надо заметить еще одно состояние воды при ее нагревании. Мы знаем, что если брызнуть водой на нагретую до 1С0—120° металлическую поверхность, то вода мгновенно испарится. Но из нашего обыденного опыта мы также знаем, что если капли воды попадут на более сильно нагретую металлическую поверхность, например, на раскаленную кухонную плиту, то вода не испаряется сразу и не кипит, а образует собой водяные шарики или сфероидальные капли, которые быстро вращаются по раскаленной поверхности, очень медленно выделяя из себя пар. Подобное явление происходит не только с водой, но и с другими жидкостями, и такое состояние жидкости называется сферощальныл соетоя-ние.ч. Происходит указанное явление оттого, что при падении капли жидкости на раскаленную металлическую поверхность между нею и металлом образуется слой пара, который и поддерживает каплю на некотором расстоянии от металлической поверхности, при чем температура самого шарика жидкости остается ниже точки ее кипения.
Если количество воды, налитой на раскаленную поверхность, будет велико, то эга поверхность постепенно охладится до более низкой температуры, и тогда вся вода быстро перейдет из сфероидального состояния в обычное, соприкоснется с нагретой поверхностью и вся сразу начнет испа
ряться, образуя сразу большое количество пара. Этим и об'ясняются случаи взрывов паровых котлов при случайном понижении уровня воды в котле и обнажении от воды сильно нагретой поверхности котла. Если после этого добавить воды в котел, то, соприкасаясь с раскаленной поверхностью, вода сначала обратится в сфероидальное состояние, а затем, охладив раскаленную поверхность, сразу испаряется и образует такое огромное количество пара, что давление в котле повышается настолько, что его стенки не выдерживают и происходит взрыв котла.
Водяной пар и его свойства. Получающийся при нагревании воды водяной пар обладает очень интересными и сложными свойствами. С наиболее важными из этих свойств необходимо быть знакомым для более ясного представления о тех явлениях, которые происходят в котле и паровой машине паровоза.
Если мы нагреваем воду в каком либо открытом сосуде, то образующийся пар рассеивается в воздухе, а кипячение воды будет происходить до тех пор, пока все количество воды не обратится в пар и не улетучится бесследно. Но если мы будем нагревать воду в каком-либо совершенно плотно закрытом сосуде, разобщенном с атмосферой, то явления будут происходить уже другие.
Предположим, что гот сосуд, в котором мы будем нагревать воду, имеет вид цилиндрической трубки, площадь отверстия которой равна 1 квадратному сантиметру. Предположим также, что верхний конец трубки не соединен с атмосферой, а снабжен поршнем, плотно входящим в отверстие трубки, и для простоты будем считать, что этот поршенек совершенно не имеет веса и может передвигаться вверх и вниз по трубке без всякого трения. Нальем в сосуд воды на высоту 1 сантиметра и опустим поршенек до самой воды (черт. 1). Так как площадь сечения нашего сосуда=1 квадратному сантиметру, то значит в трубке будет ровно 1 кубический сантиметр воды. Поставим теперыюд нижний конецтрубки 1 'т:,.'iihii лампочку и будем нагревать воду. Температура воды в трубке будет постепенно повышаться. у
Когда она нагреется до температуры 100’, го ~ .
из волы начнет выделяться пар, и так как пар р:_____1
ыпимает об'ем больший, чем вода, то он заста-виг поршенек приподняться вверх. При продол- ,',и’ 1 женин нагревания трубки вода будет оставаться все при rofl-же температуре 100", но об'ем воды, находящейся в трубке, будет все уменьшаться, а поршенек будет подни-млться все выше и выше ди тех пор, пока вся вода совер-IIIIIIIUI не испарится и вся трубка не заполнится паром с
темпера гурон 100°. Вели теперь мы измерим то г об'ем, который занимает образовавшийся пар, го увидим, что он будет равен почти 1700 куб. сантиметрам*), т. е. будет почти в 1700 раз больше об'ема взятой для его образования । воды (черт. 2). Давление этого пара будет
Пар юр’
Длб.Цш
уравновешиваться давлением воздуха, г. е. на наш поршенек сверху будет давить давление атмосферы (1 килограмм) и снизу—такое же давление пара. Пока мы будем поддерживать температуру в 100 градусов, поршенек будет оставаться на месте, и силой полученного пара мы воспользоваться не можем, так как давление пара будет уравновешиваться давлением наружного воздуха.
Если теперь мы, нс .нения ше.чис1юш\ры пара, опустим давлением руки поршенек вниз, то пар не сожмется и не увеличит своего давления, по
часть пара начнет оседать на стенках трубки в Чспг. -2. виде воды, а оставшийся пар будет попреж-нему иметь давление равное 1 атмосфере (черт. 3). При этом, вследствие перехода пара вводу, скрытая теплота парообразования будет выделяться обратно, и вся наша труб-
ка несколько нагреется.
Если затем мы снова начнем поднимать поршенек вверх, то часть воды вновь начнет обращаться в пар и заполнять или насыщать паром пространство под поршеньком до тех пор. пока мы не дойдем до того первоначального об'ема, который займет пар в момент испарения воды. Когда об'ем под порш- ( нем сравняется с этим первоначальным об'емом, < то воды в трубке вновь уже не будет, и вся трубка будет заполнена одним паром давлением в 1 атмосферу.
Возьмем затем ту же трубку, нальем в нее ‘ опять 1 куб. сантиметр воды, но положим на > поршенек гирю в 1 килограмм, и если мы начнем подогревать трубку, то заметим, что вода закипит -
и поршенек начнет подниматься вверх при тем- ,1( ?
пературе воды не в 100°, а только при темпериту ре в 1'21".
Только при этой температуре под поршнем начнет образовываться пар, который будет давить на поршенек и поднимать его. Сверху на поршенек будет давить давление атмосферы, равное 1 килограмму-ф-вес положенной гири в один килограмм, т. е. пар, находящийся в трубке, будет иметь уже давление в 2 атмосферы, из которых одна уравнове-
*) Вернее 1689 куб. сашиметрон.
шивается давлением воздуха, а другая положенной на поршень гирей. Этим, лишним против атмосферного, давлением пара, мы, если захотим, уже можем воспользоваться.
Если мы будем продолжать нагревание до тех пор, пока вся вода не испарится, то заметим, что об'ем, занятый паром в момент испарения всей воды, будет уже не 1700 кубических сантиметров, а в два раза меньше, т. е. 850 кубических сантиметров, но зато, как сказано, его давление или упругость будет уже в два раза больше прежней.
Если бы мы положили при начале нагревания на поршенек не одну гирю, а 2 гири по 1 килограмму, то мы бы заметили, что парообразование и поднятие вверх поршенька начнется уже только при температуре 134°, а при испарении всей воды об'ем полученного из воды пара будет равен только */з части первоначального, и давление в трубке будет уже в 3 раза больше атмосферного, или, как говорят, будет равно трем атмосферам. Из этих 3 атмосфер давления пара одна атмосфера уравновешивается давлением воздуха, а 2 атмосферы могут быть использованы для каких угодно наших целей.
Но если бы мы могли поместить нашу трубку в такое пространство, откуда выкачен воздух, го мы могли бы воспользоваться всеми 3 атмосферами.
В технике обыкновенно и принимают в счет лишь избыток давления пара против атмосферного давления, т. е. то давление, которым мы можем воспользоваться, и если мы го ворим, что в котле давление пара 11 атмосфер, то это значит, что пар в котле имеет давление 11 атмосфер сверх атмосферного давления и что в пустоте давление пара было бы равно 12 атмосферам.
Предположим далее, что мы нагреваем виду не в нашей трубке, а в каком-либо другом плотно закрытом со всех сторон сосуде, отделенном от наружной атмосферы. Пусть только часть этого сосуда наполнена водой, а остальное пространство осталось свободным. При нагревании воды в таком сосуде она сначала нагреется до 100", затем закипит и выделит из себя определенное количество пара, который совершенно заполнит свободное от воды пространство нашего сосуда. Имея температуру 100", этот пар будет обладать упругостью или давлением, равным одной атмосфере. Как только паровое пространство сосуда заполнится паром, то кипение воды сейчас же прекратится, ибо образовавшийся в сосуде пар не допустит увеличения своей плотности без дальнейшего изменения температуры той воды, из которой он образуется.
Поэтому, селимы будем продолжать дальше нагрева-1ПН сосуда, го сообщаемое поде тепло сначала должно повысить темпераiypy поды и после этого опа начнет испарять
ся, при чем одновременно повысится и температура паря в паровом пространстве, его плотность и упругость.
Словом, pas мы имеем в таком сосуде пар, соприкасающийся с водой, то при каждой определенной температуре воды пар будет иметь только одну вполне определенную упругость, изменить которую мы никак не можем без изменена температуры воды и пара.
Если мы даже соединим паровое пространство нашего сосуда с другим пустым сосудом и выпустим из первого сосуда часть пара вс второй, то тотчас же из воды выделится новое количество пара, но упругость пара останется той же самой.
Если мы, продолжая нагревать наш сосуд, дадим возможность пару выходить из сосуда через небольшое отверстие, то вытекающее количество пара будет сейчас же заменяться новым количеством пара, выделяющимся из воды, и до тех пор, пока сообщаемое воде тепло будет поддерживать температуру воды на одном и том же уровне, упругость пара будет оставаться одной и гой же. Если же сообщаемого воде тепла не хватит для поддержания ее температуры на том же уровне и температура воды понизится, то вместе с ней понизится и упругость пара.
Таким образом, унруюеть или щаленне. гонрикосанпиеюсл е водой, т. с. насыщенною, пара зависит только от температуры пара и воды н при сохранении о iitoii и тон .нее шемнерашуры никоим образом изменена быть не момеет: другими словами, образовавшееся при данной температуре количество пара в нашем сосуде без изменения температуры воды и пара не может принять в себя никакого добавочного количества пара, ибо все пространство в сосуде над водой уже является заполненным или насыщенным частицами пара.
11а этом основании пар, соприкасающийся с жидкости, , называется паром насыщающим пространство или просто насыщенным паром. Из вышеизложенного видно, что насышеи-нын пар по своим ее,oiiemaa.it не пол'омс на iii.it,t и не по piiiHiiem- , совершенно закону Нобля-Мариотта.
Зависимость между температурой насыщенного пара и его упругостью или давлением указана в следующей таблице:
Таблица I
Упругость в атмосф. Тсмпсоат. в град. Ц. Упругость Гемнсрат.
1 100 13 192,1
2 120,6 14 195,5
3 133,9 15 198,8
4 144 16 200
5 152,2 25,1 225
Упругость и атмосф. — Гемперат. в град Ц Упругость Температ.
6 159,6 39,2 250
7 165,3 59,4 275
8 170,8 86,2 300
9 175,8 121,6 325
10 180.3 165,5 350
11 184,5 200,5 365
12 188,4
Из этой таблицы, между прочим, видно, что упругость насыщенного пара растет гораздо быстрее, чем температура пара и той воды, из которой он выделяется. А так как для нагревания воды на 1° требуется одно и то же количество тепла, то, следовательно, чем выше упругость насыщенного пара, тем меньше требуется затрачивать теплоты для дальнейшего увеличения упругости или давления пара и, следовательно, тем меньше потребуется топлива. Этим и обгоняется наблюдающееся в технике стремление пользоваться паром возможно большего давления, который, обладая большей силой, требует па каждую единицу этой силы меньшего расхода теплоты, т. е. меньше топлива.
В приведенной таблице не указаны температуры пара выше 365" и упругости более 200,5 атмосфер. Сделано это не случайно. Дело в том, что увеличение температуры пара и воды ограничивается определенным пределом и при нагревании воды выше температуры 365° Цельсия вся вода, скогы<о бы ее ни было в нашем сосуде, вся сразу превратится в пар. Такая температура, при назревании до которой жидкость вся сразу превращается в пар, называется критической температурой этой жидкости. Для воды критическая температура равна 365° Цельсия.
Вернемся теперь вновь к нашей трубке и возьмем опять положение ее, указанное на черт. 2, когда все пространство под поршнем занято насыщенным паром с температурой в 100“- Не меняя этой температуры, поднимем рукой поршенек в трубке несколько выше. Так как воды в труб е уже нет, то новому количеству частиц пара образоваться будет не из чего и, значит, имеющиеся уже частицы пара должны будут заполнить больший об'ем. Вследствие этого, плотность пара под поршеньком должна будет уменьшиться, пар перестает насыщать пространство вод поршеньком и из насыщенного сделается ненасыщенным иди не насыщающим этою прост ранетка. Упругость или давление этого ненасыщенного пара но мере поднятия поршенька вверх также будет посте-
2 илгоно:!.
пенно уменьшаться и когда, как показано на черт. 4, его об*ем увеличится в 2 раза, то давление пара сделается в 2 раза меньше. Если об'ем под поршнем увеличим в 3 раза, то давление уменьшится в 3 раза. Если вновь начнем опускать поршенек вниз, то по мере уменьше-( ния об'ема пара под поршеньком давление его . будет увеличиваться. Это будет продолжаться, I Н I впрочем, только до тех пор, пока мы нс дове-
F:;i I...JH . дем пар д0 об'ема, указанного на чертеже 2,
когда пар из ненасыщенного обратится вновь в йФо.пдаа , насыщенный.
’ cv.-Ka. S- Таким образом, пар, не иасдлгиакпцггИ простран-д ешоа, пн г лете» уже похожим па гал и подобно шлам g подчиняется локону БоЛля-]Яаргю111гпа. Чем дальше - будет пар от состояния насыщения, тем точнее он подчиняется этому закону.
I Возьмем теперь опять нашу трубку с поршеньком в положении, указанном на чертеже 2, т. е. когда пространство под поршеньком не Черт. 4. имеет уже воды и наполнено одним насыщен ным паром, имеющим температуру 100°. Начнем охлаждать эту трубку, обливая, например, се холодной водой. Тотчас же мы увидим, что на внутренней поверхности трубки начнут оседать капельки воды, а поршенек начнет
опускаться вниз, вследствие уменьшения упругости пара по" ним. Капельки воды, осаждающиеся на трубке, будут ни что иное, как пар, обращающийся снова в воду.
Если мы дадим поршеньку опускаться вниз трубку, например, до 50‘, обследуем состояние оставшегося в ней пара, то мы увидим (черт. 5), что в нижнем конце трубки мы будем иметь воду, а над водой будет насыщенный пар. Температура пара и воды будет только 50’, а давление пара будет меньше атмосферы и будет равно только 0,12 атмосферы. Если же мы не будем задерживать поршенька и, предоставив ему возможность опускаться вниз, будем производить дальнейшее охлаждение трубки, то поршенек, опускаясь вниз, будет сдвигать со стенок вниз частицы, и мало-по-малу весь пар обратится в воду, поршенек займет первоначальное положение, а количество воды в трубке под поршеньком будет как раз то же самое, которое было в начале опыта (черт. 1).
Таким образом, вода при нагревании обращается в пар, а обратно пар, при охлаждении сто, обращается снова в воду или, как говорят,конденсируе/нся. Это явление хорошо известно всякому работавшему па паровозе. При тро
и, охладив
Черт. 5.
гании паровоза с места, после стоянки, пар, поступающий из котла в цилиндры, соприкасаясь с холодными стенками цилиндров, обращается в воду, которая и собирается внутри цилиндра. Такая вода называется конденсационной водой, скопляется в цилиндрах в значительном количестве и потому, при трогании паровоза с места, во избежание порчи частей паровоза, необходимо всегда тщательно продувать цилиндровые краны.
Возьмем теперь в последний раз нагну трубку в положении, указанном на черт. 2, т. е., когда под ее поршеньком совершенно уже пет воды, а находится только один насыщенный пар, имеющий температуру 100', и начнем подогревать эгу трубку далее. С повышением температуры заключенного в трубке пара, он, как и всякое другое тело, будет стараться расшириться, и если мм будем удерживать пор-тень па месте, т. е. бу ге.м еол-ранлть тот мое об'ем пара, то тотн пар ил насыщенною превратится в ненасыщенный, но при этом давление ею будет увеличиваться. Увеличение давления такого пара при его нагревании при постоянном об'еме будет происходить, однако, гораздо медленнее, чем указано в таблице на стр. 16. Например, когда мы, не давая поршеньку подниматься, нагреем такой пар до 200", то его давление будет равным не одной атмосфере, а 1,4 атмосферы, т. е. увеличится не более, как в 1,4 раза. При нагреве же насыщенного пара до 200 , его давление, как мы видим из таблицы, возрастает в 16 раз.
Если же мы не будем сдерживать поршенек в определенном положении, а оставим его свободным, то мы увидим, что по мере нагревания пара поршенек станет подниматься вверх, т. е. ею об'ем, бу tent увеличиваться, а ею плотность у иеншиатьсн. Давление же парЛ .будет оставаться попре.нснему рвении одной amuotujiepe.
Такой пар. который получается ил насыщенною пара путем шарования ею при обязательном отсутствии соды, наливается пе-ре/ретыи нарам. Как мы видели, по сравнению с паром насыщенным, он обладает большей температурой и меньшей плотностью, но если он при этом имеет возможность занимать при расширении несколько больший об'ем, то его дав-гение остается то же самое.
Перегретый пар в настоящее время имеет очень большое применение в технике, как для работы паровых машин, так и для других целей, и потому на некоторые особые свойства его надо обратить внимание.
Из этих свойств надо прежде всего отметить отношение перегретого пара к конденсации. Если нашу трубку с перегретым паром мы начнем охлаждать холодной водой, го до тех пор, пока температура перегретого пара не упадет то темпера гуры насыщенного, т. е. в нашем случае до 100°,
нс будет происходить и образование росы на стенках трубки т. е. нс будет происходить конденсации пара. Когда же температура перегретого пара упадет ог охлаждения до 100°, т. е. до температуры пара насыщенного, то перегретый пар обратится в насыщенный и, обладая всеми свойствами последнего, начнет конденсироваться.
Таким образом, значит, пв^гегретый пар не конденсируется в воду до тех пор, пока его температура не у палет до температуры. насыщенного пара тою же давления. Чем выше будет температура перегрева пара, тем дальше будет он от насыщения и тем больше он будет похож на газ и будет подчиняться закону Бойля-Мариотта.
При перегреве до температуры 365° перегретый пар может уже считаться водяным газом.
Раз перегретый пар есть газ, то он должен обладать всеми свойствами, присущими газам.
Газы же обладают, между прочим, таким свойством, что если какой-либо об'ем газа будет нагреваться без изменения величины этою об'ема, то при повышении температуры газа на каждый 1 градус ем упругость или давление будет увеличиваться всегда на о гну и ту-же величину, одинаковую дли всея- газов, именно на 1 273 часть того давления. которое газ имел перед нагреванием. Поэтому, если какое-либо количество насыщенного пара, например, с давлением в 14 атмосфер, мы перегреем до 365°, нс давая ему увеличивать свой об'ем, то давление этого пара повысится, и мы можем даже точно определить то давление, которое будет иметь этот пар. Действительно: насыщенный пар с давлением 14 атм. по таблице 1 имеет температуру—195° . Если же мы перегреем его до 365° , то величина самого перегрева будет равна 335—195=170° . От нагревания на каждый 1 градус давление нашего перегретого пара, как всякою газа, должно увеличиваться на 1.273 часть от начального давления, т. е. на 1,273 от 14 атмосфер. Значит, увеличение давления нашего пара будет равно--27\ ", т. е. около 8 6 атмосфер, и наш пар после перегрева будет уже иметь давление около 22,6 атмосфер.
Если же перегрев пара вести не при постоянном об'еме, а дать пару возможность расширяться от нагревания и занимать тот об'ем, который ему потребуется, что, между прочим, всегда имеет место в паровых котлах, то пар будет сохранять свое давление ив тоже время будет увеличивать свой об'ем. В этом случае к пару также применим закон, существующий для газов, в силу которого об'ем юза, нагреваемою при постоянном- давлении, увеличивается от нагревания на каждый i" на 1:273 своего первоначального об'ема. т. е. такой же закон, какой существует и в отношении изменения давления газов, нагреваемых при постоянном об'еме. Чем выше тем
ra Cl cd E
<
s
«=;
О о я> о. <и О. <и Е
X
с« U <и
X
cd S Ф
<О О
пература перегрева пара, тем более близким становится он к газу и гем точнее подчиняется этому закону. При умеренном же перегреве, когда пар приближается к насыщенному он уже не вполне подчиняется этому закону.
Соотношение между об'емами и весами насыщенного и перегретого пара приведено в таблице II, которая дает ясную картину увеличения об'ема 1 килограмма пара при перегреве его при постоянном давлении.
Из этой таблицы мы видим, во сколько легче становится вес единицы об'ема (куб. метра) пара при его перегреве. Кроме того, из этой же таблицы можно усмотреть, что при перегреве до 350° насыщенного пара с давлением от 10 до 15 атмосфер, т. е. пара, обычно употребляемого на паровозах, об'ем этого пара возрастает на 40—45” о.
Надо при этом заметить, что пар, перегреваясь при постоянном давлении, увеличивается в своем об'еме гораздо быстрее, чем получает от нагревания тепло, и хотя при перегреве пара его температура и общее количество теплоты в нем увеличиваются, однако количество теплоты, поглощенной паром, увеличивается значительно медленнее, чем его температура, и по мере увеличения перегрева, количество тепла, заключающееся в паре в процентном отношении к его об'ему, будет уменьшаться.
Поэтому надо иметь в виду, что, лес.чо///дл ни высокую температуру перегретою пара, в каждом об‘еме его мключаешс-и менмие.е количество единиц теп-лоты, чем и таком же ofi'eue насыщенною пара такою .нее давлении.
Из всего вышеизложенного мы можем вывести следующие свойства перегретого пара:
I) Перепреть иаеытениыи пар можно только отделю: его от воды.
2) Температура перегретого пара не говорит еще ничего о его давлении, и пар одного и того же давления может быть перегрет до любой температуры, изменяя при этом лишь свой об'ем.
3) При охлаждении перегретый нар не конденсируется до тех пор, пока не обратится в насыщенный нар.
4) Высоко перегретый пар представляет собой водяной газ и подчиняется законам физики, существующим для газов
5) Давление перегретого пара и его об'ем находятся в зависимости между собой по закону Бойля-Мариотта.
6) При одном и том же давлении об'ем, занимаемый весовой единицей перегретого пара, больше об'ема, занимаемого такой же единицей насыщенного пара.
7) Плотность перегретого пара вообще меньше, чем плотность пара насыщенного. Вследствие этого, перегретый пар как-бы реже, жиже и проворнее насыщенного, т. е. обладает большей текучестью.
8) Несмотря на более высокую температуру, в каком-либо об'еме перегретого пара заключается меньше теплоты, чем в таком же оо‘еме насыщенного пара того же давления.
ГЛАВА II.
Краткие сведения из механики.
Движение. Механикой называется наука о движении и о тех причинах, которые производят движение.
В зависимости от вида того пути, который совершает какая-либо точка или тело, механика разделяет движения на нрямолииеНные и криволинейные. Например, падающая вертикально капля воды совершает прямолинейное движение, конец стрелки часов, поезд, идущий по закруглению, или выпущенный из орудия снаряд совершают криволинейные движения.
Как прямолинейные, так и криволинейные движения могут быть равномерными и неравномерными, или переменными.
Равномерным движением называется такое движение, при котором тело в одинаковые промежутки времени проходит одинаковые, равные пространства.
Движение часовой стрелки, поезд, проходящий каждую секунду одно и то же пространство могут служить примерами равномерного движения.
Пространство, проходимое движущимся телом в единицу времени, называется екороетью движения.
Если тело движется равномерно, то, зная какое пространство оно прошло в известное время, легко найти и скорость его движения. Для этого надо лишь разделить число пройденных единиц длины па число единиц времени, в течение которого пройдена эга длина. Если, например, тело, движущееся с равномерной скоростью проходит в продолжение . олп - 200 метр. _Л
4-х мин. 200 метр., то его скорость оудет —---—= 50метр,
в 1 минуту. 4
Если же движущееся гело проходит в одинаковые промежутки времени не одинаковые пространства, т. е. меняет свою скорость, то такое движение называется неравномерным
движением или переменным движением.
Если при движении тела скорость его постепенно увеличивается, го такое движение называется укоренным, если же скорость движения тела уменьшается, то такое движение называется ламе ценным.
При неравномерном движении, как выше сказано, скорость не остается одной и той же, ио может изменяться непрерывно в каждое mi новение. Однако, если для неравномер
ного движения мы разделим длину пройденного пути на число единиц времени, в которое этот путь пройден, то мы но лучим так называемую среднюю скпрпешь движения. Так, если поезд в течение 6-ти часов проходит расстояние в 180 километров, то хотя он останавливается по станциям, а между станциями идет не с одинаковой скоростью, мп все же можем сказать, что средня» скорпсть движения этого поезда равна: ь =30 километров в час.
Равномерно-переменное движение. Изменение скорости движущегося тела в течение каждой секунды называется
Если тело движется с переменной скоростью гак, что скороеть его изменяется в каждую секунду на одну и ту же величину, т. е. если его ускорение остается постоянным, то такое движение называется риююмерпо-нсремвиным. В зависимости от того, увеличивает ли тело постепенно свою скорость или уменьшает оно может быть рпкннясрнп-ускаренным или рппнпмерна-.юмедлепнм-ч.
Относительное движение. Когда мы говорим, что какое-либо тело движется, то при этом непременно сравниваем его положение с положением других тел, которые мы считаем за неподвижные. Когда поезд идет от одной станции до другой, то эти станции мы считаем неподвижными и, говоря, например, что поезд прошел от станции уже 5 километров, мы определяем этим насколько передвинулся поезд вперед относите л,нч этой станции.
Когда мы проходим от одного конца комнаты до другого, то мы совершаем перемещение или движение относительно стен комнаты Но если мы будем совершать такое движение в вагоне движущегося поезда, то наше движение относительно стен вагона будет одно, а относительно полотна дороги, путевых строений, станции и проч, паше движение будет уже другое. Наше движение относительно полотна дороги будет уже гложнцл движением, ибо оно будет слагаться из двух движений—из движения нашего тела относительно вагона и из движения Bai она относительно полотна.
Надо заметить, что все движения в природе огноситель-ны, так как таких точек, которые бы были совершенно неподвижны мы не знаем, ибо самая паша планета, земля, вращается вокруг своей оси и вокруг солнца, а самое солнце также находится в вечном движении относительно других светил мирового пространства.
Инерция. Из нашего ежедневного житейского опита мы хорошо знаем, что никакое физическое неодушевленное тело неспособно само собой нача ть движение, и для того, чтобы какое-либо тело пришло в движение, нужна какая-то посторонняя внешняя причина. Так, например, положенная на
с гол книга оудег лежать на столе до тех пор, пока мы ее не переложим на другое моего; шар, лежащий на полу, будет оставаться в покое до тех пор, пока какая-либо внешняя причина, например, толчек, не приведет его в движение. Получив какой-либо толчок, шар в течение некоторого времени будет катиться по прямой липни, при чем его движение будет постепенно замедляться и, наконец, совсем прекратится. По гладкой поверхности такой шар прокатится дальше, чем по неровной поверхности. Если мы такой шар покатим в воде, то его движение прекратится еще раньше, чем в воздухе. Отсюда можно заключить, что причиной прекращения движения нашего шара служат лишь препятствия, или сопротивления со стороны окружающего шар вещества, или неровности нуги, и если бы таких препятствий или сопротивлений совершенно не было, то шар продолжал бы гвигаться вечно, прямолинейно и равномерно Мы никогда нс наблюдаем в действительности такого движения, так как не имеем возможности наблюдать такое тело, которое бы при своем движении не встречало на своем пути никаких сопротивлений. Например, брошенный нашей рукою камень встречает сопротивление со стороны окружающего его воздуха и, вследствие этого, постепенно сокращает скорость своего движения. Но всматриваясь в движение различных гол, мы все же несомненно заметим постоянное стремление движущихся тел сохранить свое движение и по скорости и по направлению. Поэтому относительно всех тел природы мы можем признать законом, что нгнкое тело стремится го-jcpanunib состояния никоя или np,i нолинейшно, равномерною m’i.hc*-пин до тел- пор. пики какая-либо внешняя причина нс аыаедет ею u.t jmoto сопиояиин.
Свойство физических гел сохранять свое состояние покоя или движения называется инерцито (косностью), а выше приведенный закон называется законом инерции.
Проявление инерции тел мы ежедневно наблюдаем в нашей жизни: koi да движущаяся лодка ударяет о берег, то сидящие в ней пассажиры невольно наклоняются вперед, по н.травлению движения, стараясь продолжать то движение, которое они имели. Когда вы выскакиваете из движущегося поезда на платформу и касаетесь платформы ногами, вы чувствуете как бы толчеи вперед, и все ваше тело стремится продолжать то движение вперед, которое вы имели в по-<чде. В вагоне, при неосторожном трогании с места или при Ш1СЗЛ1ШОМ увеличении скорости поезда, пассажиры по инерции наклоняются назад, по инерции же падают при этом с своих мест их вощи и т. д.
Силы И ИХ измерение. То причина^ которая .шетаилкет tntt.ui нришши ни егсиныни.1 покоя г. мижыие, или ил.шшишъ то ииш-рпчг. ынипрос тело у.нее имело раньше. ни-члааетсн салон-
Различаю г силы да новен///ле. г.-е. действующие на тело в течение очень короткого промежутка времени, т.-е. мгновения, и т-щи-рыиные силы, которые, приведя тело из состояния покоя в движение, не прекращают затем своего действия па тело, но продолжают действовать на него непрерывно, изменяя его движение. Примером мгновенных сил могут служить: мускульная сила руки, бросившей камень, сила пороховых газов, выбрасывающих пулю из ружья, или снаряд из орудия. Примером же непрерывных сил может служить сила веса падающего тела, не прекращающая своего действия на тело в течение всего времени его падения.
Из ежедневного опыта мы знаем также, что для приведения в движение одного тела требуется затратить больше усилия, т.-е. большую силу, для того же, чтобы передвинуть другое тело, надо затратить меньше силы. Таким образом, значит, силы бывают неодинаковы и их можно сравнивать между собою или измерять и, значит, приняв какую-либо силу за единицу, мы можем выразить каждую другую силу численной величиной, показывающей, во сколько раз эта сила больше другой, принятой нами за единицу.
Единицами для измерения сил обыкновенно служат единицы веса, и если мы говорим—сила равна 10-ти килограммам, то это значит, что эта сила равна той силе, с которой тело, весом в 10-ть килогр. притягивается к земле силой тяжести. При помощи прибора, называемого силомером или т/шмомедиром, состоящего из спиральной или плоской пружины, мы измеряем силу мускулов человеческой руки. При помощи такого же, но более сложного прибора, измеряют силу тяги паровоза, ведущего поезд, и т. д.
Однако, для полного представлении, о силе, недостаточно лнанн> только ее селичнну. но надо лнать еще, во-первых, точку приложения еилгл. т.-е. ту точку, в которой она действует на тело и во-вторых, то направление, по которому действует сила, т.-е. го направление, по которому под действием силы перемещается го тело, на которое она действует.
Нели .нее нам Пу дет чмес/нна и величина силы, ч /почка, ее приложена // и ее направление, то сила будет вполне определенной, и мы можем представить себе, до некоторой степени, какое действие произведет эта сила, будучи приложена к тому или другому телу.
Понятие О массе. Однако, действие какой-либо силы на тело зависит не только от величины, точки приложения и направления силы, но и от размеров и вещестна того тела, на которое эта сила действует. Действительно, удар руки, который заставит быстро и далеко покатиться легкий дере вянный шар, едва сдвинет с места тяжелое ядро. Если мы возьмем два шара, совершенно одинаковых по размеру, но один из дерева, а другой из свинца, го, под влиянием лей
ствия одной и гой же силы, деревянный шар пройдет то своей остановки больший путь, чем свинцовый шар, при чем скорость движения деревянного шара будет больше, чем свинцового шара, значит, свинцовый шар обладает большей инерцией, оказывает большее сопротивление движущей силе, или, как принято говорить, является более массивным.
Замечая это, мы должны заключить, что, значит, в шаре из свинца заключается большее количество вещества, подвергающегося действию силы, чем в деревянном шаре, или, как принято выражаться в механике, масса свинцового шара больше массы деревянного.
Таким образом, понятие о массе тела определяет собой способность тела к инертности, способность этою тела к сопротивлению действию на него сил. Масса представляет собой неизменное свойство тела и ни при каких условиях не изменяется.
Изображение сил. Для более ясного представленя о дей-
ствии, производимом различными силами, в механике часто приходится изображать на чертеже те силы, которые действуют на данное тело. Для этого уславливаются обозначать единицу силы каким либо отрезком прямой линии «, если, например, мы , Ч хотим показать, что на тело * (черт. 6) . Лб з кил__»
в точке /> действует сила, равная 3 а-
килограммам, а отрезок ЛЕ принят на-ми за изображение силы, равной 1-му килограмму, то действующую силу, Черт. «.
равную 3-м килограммам, мы должны
изобразить в виде линии БВ, равной по длине 3-м отрезкам ЛЕ. Полученный отрезок прямой линии БВ наносится на
чертеж в том направлении, но которому действует данная сила. Таким образом, из чертежа 6 мы можем заключить, что на тело .1 в его точке Б действует по направлению БВ сила, равная 3-м килограммам.
Равновесие. Равнодействующая сила Если на какое либо твердое тело, находящееся в покое, начнет одновременно действовать не одна, а несколько сил, или как говорят, будет действовать система сил то это тело может или оставаться в покое, или нригги в движение по какому либо на-
правлению.
В первом случае говорят, что силы у равножгашшют ipyt друга или, что тело находится в равновесии. Простейшим случаем равновесия сил будет тот случай, когда на какую либо точку действуют две силы, равные по величине, но направленные в противоположные стороны. Очевидно, что при действии таких сил, точка остается неподвижной.
Рели же тело под влиянием иесколькиа- сил придет в
пиокепие по одному определенному направлению, то зна-
чиг, вмести всех этих сил, появилась одна такая новая сила, которая заменяет собой все силы, действующие на тело и вызывает то же самое движение, как и эти силы, взятые вместе. Такая сила, заменяющая собой несколько действующих на тело сил, называется pii<iiioie.in-ineyioine.t<> снято, а те силы, которые она заменяет, называются состиаялюяцюми
нлн емпакнци.чч силами.
Сложение сил. Нахождение равнодействующей силы по данным составляющим силам, называется сложением сил.
Самым простым случаем сложе-/х ния сил будет тот случай, когда
•А .„~ ь »______{ па точку 4 (черт. 7) какого либо
i"" тела Действуют 2 силы, напри
мер, 1/»’, равная 2 килограммам, и 17/ равная 3 килограммам, ко-7. торые действуют по одному и
тому же направлению и в одну и ту же сторону. Вполне понятно, что действие обеих этих сил можно заменить действием одной силы Л Г, которая будет при ложена в той же точке I и направлена по тому же направлению, а по величине будет равна сумме сил АН и Mi, т. е. 5 килограммам.
Надо при этом заметить, что как точку приложения сил 1/> и IR, так и вообще точку приложения всякой силы можно перенести в какую либо другую точку, например, .1 или Н с тем только условием, чтобы эта точка Лили 11 принадлежало тому же телу и находилась па линии направления действующей силы. Результат действия силы от этого не изменится.
Если на точку какою-либо тела действуют две силы по одному и тому же направлению, но в разные стороны, го их равнодействующая будет равна их разности и будет направлена в сторону большей силы. В самом деле, пусть и точ-ке А (черт. 8) приложена сила ЬД? , V Jк_______
Н~2 килогр., и сила Л, равная \ *-3 килогр., которые, как по-казано стрелками, действуют в 1(( н
противоположном направлении. '
Силу R, равную 3 килогр., мы можем заменить двумя силами — о той, равной 2 кияогр., и другой равной 1 килогр., Тогда сила /». равная 2 килограммам и часть силы Н, равная 2 килограммам, взаимно уравновесятся и останется одна часть силы R. равная 1 килограмму, т. е. разности между силами Н и II; эти равнодействующая сила и заменит собой обе силы />’ и Я и передвинет тело по направлению действия силы II.
Параллелограмм сил Более сложным случном действия си 1 является такой случнй, когда пн данное тело нейгтвуют н
щем опыте: перекинем через
точке А две силы !/•' иЛВ не по одному направлению, а под углом друг к другу (черт. 9).
Для того, чтобы найти равнодействующую этих сил, надо поступить следующим образом: из конца И силы АН надо провести линяю /•’/', параллельно другой силе Л В и из конца В силы АВ линию ЯГ, параллельную силе .!/>’. В результате этого построения получится косой четырехугольник 1 В В Г, называемый трал. юлмра.амом.
Линия 1Г, соединяющая противо-положпыеточки этого параллелограмма и проходящая через точку приложения сил АВ и IW и будет представлять со
бой равнодействующую сил \1> и (В Эта линия называется шагопалыо параллелограмма.
Что это действительно так, можно убедиться па следую-два блока К и -/ какую-либо нитку (черт. 10), к одному концу нигки привяжем груз М— 2 килогр., к другому концу нитки—груз II- 3 килограммам, а в точке I нитки привяжем груз П=4 килограмм. Под действием этих сил вся система придет в равновесие. Грузы (W и В будут тяну гь среднюю часть нитки наклонно вверх, а груз//тянет нитку I вниз по вертикальному направлению. Так как точка А находится в покое, то значит сила груза И уравновешивает силу обоих грузов V и //. а значит, она урав-
новешивает и их равнодействующую. Раз эго так, то, значит, равнодействующая сил АН и Hi должна быть приложена в точке А, поправлена вертикально вверх и по величине должна быть равна силе II. Если мы построим на бумаге па[мллелограмм со сторонами АВ—2 и ЛЛ=3, чтобы !/>’ и 1/> совпадали с направлением нитки, и затем поместим рисунок ла ниткой, то мы увидим, что диагональ И’будет направлена вертикально вверх гили П и по величине будет равна 4.
Таким образом, tent к какой-tufio
tiw силы, jviiemay mnine под yun.n ip\i к Apyty. rmuy iniiiitii no аеличииг а no направленна будет равна пара t и- нора.» ни. тн iiiyoi iniimi на tmtt.r вилах.
параллелограмма по направлению
гнела приложены то их равнчден-дитокили
точке
.-)го правило известно н механике под именем закона
паралм мирам.wi сил.
Разложение сил Если н приведенном примере сложения сил (чет. 9) сила ЛГ вполне заменяет обе данные силы АВ и 1W, той, наоборот, мы можем какую-либо одну силу 1/ заменигъ двумя, составляющими 1/У и 1В, подобрав'их так. чтобы они были сторонами параллелограмма, а сила АГ его диагональю.
Таких параллелограммов можно подобрать бесчислен-not множество, разлагая данную силу на самые разнообразные слагающие силы, лишь бы данная сила оставалась диагональю параллелограмма. Можно, например, задать направление тех сил, по которым должны пойнт слагающие силы, и, проведя из обоих концов данной силы АГ линии ГК, IB, ГВ и АВ параллельные заданным направлениям, получить в виде отрезков 1/> и \В составляющие силы. Можно, наоборот,задаться величиной и направлением одной из слагающих и, построив на пен и на данной силе, как диагонали паралле-
лограмма, получить направле-
ние и величину другой силы и так далее.
Сложение параллельных сил Если па какое либо тело (черт. 11) действует в точках 1 и /> две силы, сила 11=3 килогр. и сила /’=5 килограммам по двум параллельным между собою направлениям и обе направлены в одну и ту же сторону, то такие ?«« сты .намсно заменить onto и равИПМ'й-tout,еit си toil, раиной сумме cn.i //-|-/’, т. е. равной 5 |-3=8 килограммам, направленной но
ту же сторону, что и силы II Чорг. и и /’ и приложенной в такой
точке, которая лежит на прямой линии, соединяющей точки .1 и К и делит расстояние \В на части обратно пропорциональные величинам сил II и Р
г.-е. так, что первый отрезок во столько раз больше второго, во сколько раз приложенная в точке В сила Р, т.-е. 5 килогр.. больше приложенной в точке Л силы II, т. е. 3 килогр.
Если сила ( есть равнодействующая сил II и Р. то. прилагая в указанной точке на прямой \В силу Г, равную и противоположную силе С, мы получим состояние равновесия
Г1р< дположим далее, что па какое-либо тело действуют в точках Л и Е две параллельные силы; сила Я, равная 3-м килограммам и сила .1, равная 5 килограммам, llycib обе
Черт. 12.
эти силы параллельны, но направлены в разные стороны (черт. 12). Такие две силы также могут быть заменены одной равнодействующей силой .V, которая по величине будет равна разности сил И и .1, т с.5 килогр.—3 килогр.=2 килогр., а но направлению будет одинакова с большей силой Л и будет приложена в такой точке 7Л', которая лежит па продолжении линии IE за большей силой и на таком расстоянии, что расстояния ДЖ и ЕЖ обратно пропорциональны величинам сил И и Л, т. е. расстояние ЦА’во столько раз больше ЕЖ, во сколько раз
Если на тело действу ют не 2, а несколько параллельных сил, то все их также можно заменить одной равнодействующей. Действительно, если, например, на тело действуют 4 силы, то слагая их сначала попарно, мы получим 2 равнодействующие, а слагая затем эти 2 равнодействующие, мы, в результате, получим общую равнодействующую всех -1-х сил.
Особенный случай представляют собой две параллельные
сила ./ больше силы />.
силы, равные по величине, но противоположные по направ-
лению (черт. 13). Пусть, например, силы /> и .1 равны между
Черт. 13.
собой. Подобрать равнодействующую этих двух сил невозможно, и обе эти силы будут только поворачивать тело на месте, ио не сдвину г его с места пи н ту, пи в другую сторону.
Такая сис тема сил называется mt/iofi гл.1.
Центр тяжести 11редполо-жим, что мы имеем брусок из однородного вещества (черт. 11) и представим себе, что этот
брусок разделен на маленькие, равные между собой частицы I. I>, If, Г, Г1, /Л, Ь’1 Г. На каждую такую маленькую
часть бруска действует сила его тяжести по направлению вниз, к земле. Так как все части бруска равны, то и их веса. т. г. силы тяжести также будут равны. Будем склады-н.| ь попарно силы 1 и 1‘, /> и Б1, Н и Н' и т. д. В результате
сложения всех этих сил. мы получим одну рпвподействую-iiiviH коюрая будет равна сумме всех сил, I, II, Н и т. д.,
т. е. будет равна полному весу бруска и будет иметь точку своего приложения в средине бруска.
На самом деле сила гяжесш действует на каждую ча-
стицу бруска, но действие
Черт. Н.
всех сил таково, как будто бы на брусок действует одна сила Р, равная весу бруска и приложенная в точке, находящейся в сере чине бруска.
Тычка приложении равиолей-rjnc\ннцвй всех си t тнэнчзсши, хей-етчу ннцил на тем. называется его
вентро. ч тязн сети.
Три основных закона дей ствия сил. Ознакомившись с сло-
Р
жением и разложением различ-
ных сил и с понятием о массе и
центре тяжести, посмотрим теперь каким же законам подчиняются действия сил.
Первым основный законом действия сил надо считать известный уже нам закон инерции, ио которому: всякое тем стремится сохранить то состояние, в котором оно нахолитсп. Если тело находится в покое, то оно само собой, без действия посторонней силы, не может притти в движение. Если же
тело находится в движении, то оно стремится продолжать свое равномерное, прямолинейное движение до тех пор. пока посторонняя сила не прекратит или не изменит этого
движения.
Нторой основной закон хейстсиз сил гласит. что лействис си гы веема равно и иротивономз1сно пропшво.и’йствню. т.-е. если какое-либо тело действует с известной силой на другое тело, то, в свою очередь, и второе тело оказывает гакое-же действие па первое тело. В существовании этого закона мы можем убедиться из ежедневного опыта: действительно, когда мы передвигаем пальцем книгу по столу, то мы чувствуем, что в то время, когда наш палец надавливает на книгу, то
и он сам встречает со стороны книги определенное давление. Упругая пружина динамометра или пружинных весов, нагруженных какой либо гирей и находящихся в равновесии, стремится приподнять гирю вверх, в то же время вес гири также действует на пружину, стараясь ее растянуть. Обе эти силы равны между собой, так как если бы они были неравны и, например, если бы сила пружины была больше веса гири, равновесие весов нарушилось бы. и мы наблюдали бы поднятие гири вверх, если же сила веса гири была больше, то мы наблюдали бы опускание гири.
Третий основной закон действия сил называется .ыкопоч независимости гействил сил.
Опыт показывает нам, что относительное движение какого либо тола в нагоне движущегося поезда совершается точно также, как и в неподвижном вагоне. Если в стоящем на месте вагоне под влиянием какой-либо силы тяжелый шар получает определенное движение, то точно такое же движение он получит от той же силы и в гом случае, если вагон будет спокойно двигаться по рельсам, совершенно независимо от того, будет ли направление силы совпадать с направлением движения нагона или оно будет противоположно. Если мы в движущемся вагоне подбросим вверх мячик, го он упатег обратно вниз точно гак же, как и в неподвижном нагоне. В этом случае мячик будет совершать одновременно два движения: падать вниз под влиянием силы тяжести и вместе с вагоном продолжать по инерции свое движение вперед.
Таким образом, действие, производимое силой на какое-либо тело, не зависит от общего движения всей той системы, к которой это тело принадлежит и вызывает лишь относи-1глы1ос перемещение этого юла относительно других тел пой системы.
Значит, мы можем вывести такое правило: одна и та же гало ттСнцает uann.ity- м/6о itrr.iy адиникочое по величине и по но-и/нт ti'itinn цшжение немкшси.ио от тою, находились ли пере t umii.u ото тем в покое или « движении
Это правило и является в механике третьим основным i.iKOHoM. ннвываемым ликопон незиаисимостч leihenieuii сил, ит jiiKouoit omiiw uituAbiioio i< иженип. Зная этот закон, мы можем в каждом отдельном случае выяснить себе, каково же будет Действие какой либо силы на тело уже движущееся по инерции.
Действительно, если направление силы, прилагаемой к движущемуся телу, будет совпадать с направлением бывши о рипее 1.НИЖСНИЯ этого тела, то действие вновь приложенной । и ты выразится в увеличении скорости движения.
I с ли направление этой силы будет противоположно уже нт ющемуся движению тела, то ее действие выразится в уменьшении скорости движения.
Гели же, наконец, приложенная сила будет действовать под каким либо у!лом к направлению движения тела, то в Шульгин тело изменит направление своего движения. Если u in гнунищи сила будет мгновенная (т. е. в виде толчка), то tin ц ценная от нее скорость сложится с прежней скоростью н iiMi-cie с н м направление движения тела изменится в виде прямой io.m.iiiiioh линии. Если же вновь прилагаемая сила буи н щ гповать непрерывно, то и изменение движения ГЛ н । непрерывное и дпиженш* будет происходить по какой uiiio кривой липни. Пяпрпмер, струя воды, выпущенная и? пр.ш и Поп in 11 ремнген по инерции Дишаткся прямолинейно
но, вследствие непрерывного действия силы тяжести воды, опа в результате получает движение по кривой линии.
Центробежная и центростремительная силы.Так как без действия какой-либо непрерывной посторонней силы движу щееся тело может двигаться лишь прямолинейно, го всякое движение по окружности круга или по какой-либо дру-юй кривой линии может происходить только при наличии какой-либо постоянно действующей па тело силы. Если мы привяжем гирьку к какой-либо нитке и заставим эту гирьку описывать круги, го вращающаяся гирька будет натягивать нитку и в тоже время в каждый момент своего движения будет стремится двигаться не по окружности круга, а по инерции будет стремиться двигаться прямолинейно. Если гирька случайно сорвется с нитки, то опа будет двигаться дальше уже не по окружности круга, а прямолинейно по прямой линии, касающейся или касательной к этой окружности. Значит, для того, чтобы заставить какое либо тело двигаться по окружности, необходима какая-то постоянная iienpepi 1вная сила, направляющая это тело по окружности и не дающая ему уйти по касательной, или, как называют в механике, необходима иеитроетремительпап сшы. Такой силой в пашем примере и будет сила сопротивления нитки, к которой привязана гирька.
Движущаяся по кругу гирька будет все время оказы вагь сопротивление этой центростремительной силе и будет стремиться по инерции двигаться не по окружности, а по касательной к окружности описываемой гирькой, поэтому она будет все время натягивать нитку, т.-е„ значит, будет существовать какая-то, сила, направленная от центра вращения нитки к окружности вдоль по радиусу.
Такая сила. равная по величине, но противополо.нслая но направлению ueittiipocmpeMHme.thitoii силе и леПсшвуинцап но направлении! out центра к окру.жноешч в холь но радиусу, наливается хн ншробежноИ силой инерции, или просто neiimpOfie.wn.oH силой.
Из вышесказанного следует, что центробежная сила является одним из видов знакомых уже нам сил инерции: чем больше будет скорость движения движущегося по кривой тела, тем больше будет, конечно, и центробежная сила. При одной и той лее скорости движении вращаю те шел тела, иентро-бвжпия сила бу хеш тем больше. чем больше будет масса теш.
Центробежной силой обгоняются многие явления обыденной жизни; так, например, если привязать веревку к небольшому ведру с водой и привести его в быстрое вращение около руки держащей веревку, то вода не выльется из ведра, хотя в некоторые моменты ведро будет находиться даже вверх дном. Вода будет удерживаться в ведре центробежной силой, которая действует по радиусу круга вращения ведра и прижимает поду ко дну ве>цм.
Точно также, например, когда железнодорожны i поезд движется по закруглению, то развивающаяся при атом центробежная сила стремится выбросить поез из колеи и опрокинуть его. Это стремление будет гем больше, чем больше скорость поезда и чем круче кривая. Поэтому, кривые на железно дорожном пути не делают в виде дуг малого радиуса, а стараются делать их возможно большим радиусом. Поэтом) же на слишком крутых кривых необходимо уменьшать скорость движения. Кроме того, для уничтожения действия центробежной силы на кривых железнодорожного пути, внешний рельс пути поднимают несколько выше другого, внутреннего рельса, отчего паровоз и вагоны, при проходе по кривой, несколько наклоняются внутрь кривой. При этом центр тяжести их перемещается, и часть собственного веса паровоза и вагонов уравновешивает центробежную силу.
Точно так же бегущий человек, лошадь, велосипедист при крутых поворотах инстинктивно наклоняются к центру кривой своего пути.
Трение. Как мы наблюдаем в и иней обыденной жизни, тела, движущиеся по инерции, в действительности, вопреки закону инерции, не двигаются равномерно и прямолинейно до бесконечности, а постепенно уменьшают, наконец, совсем прекращают свое движение. Это явление происходит вследствие тех препятствий, которые движущееся по инерции тело встречает на своем пути. По второму основному -закону механики, такие препятствия могут рассматриваться, как непрерывные сиды, действующие по направлению про-1ивоположному движению. Такие силы называются силами сопротивления. Из сил сопротивления остановимся подробнее на силе трения.
При движении одного тела по другому, вследствие существования иногда незаметных даже на глаз неровностей соприкасающихся поверхностей тел. происходит стирание или срезание этих неровностей, на которое и затрачивается часть движущей силы. Чем более неровны трущиеся поверхности, тем оолее расходуется силы на преодоление трения. Чем эти поверхности глаже, тем трение будет меньше.
Если мы к какому-либо телу, лежащему на столе, привяжем веревку, перекинем ее через блок и к концу веревки привяжем чашку весов, то. увеличивая постепенно груз (гири) на этой чашке, мы в конце концов добьемся того, чти лежащее на столе тело придет в движение от самого .вткого толчка ио нему. Очевидно, что сила веса чашки с гирями уравновесит сопротивление тела его передвижению, I. е. силу । рения те ы о поверхность стола, и, следовательно, Отлет равна си и- трения.
Если мы подсчитаем теперь вес положенных гирь н чашки, то увидим, что это! вес не будет равен весу самого тела, а будет равен только части его.
Отношение той силы, которую надо приложить к телу, для преодоления трения (т. е. отношение веса нашей чашки и гирь) к весу самого гола, в механике называется MKHfirfinim-енто к /прении.
Что сила трения действительно меньше силы веса тела, мн ежедневно убеждаемся из опыта: нам всегда бывает го l».T'io легче передвинуть с места на место стол, стул или комод, чем поднять и переставить эти вещи; значит, на преодоление трения этих предметов о поверхность пола комнаты ми расходуем меньше силы, чем мы израсходовала бы на то, чтобы поднять их, г.-е. преодолеть их силу тяжести
В механике различают два рода трения, именно:
1) Трепне персон) рою или /прение екн.Н/Мсеип I, например, трение книги, скользящей по столу, трепне полозьев саней о путь и т. п. и
2) Ipenue сторон) рою или игрение питании, например, трение катящегося по мостовой колеса экипажа, трение катя щсгося шэра и т. п.
Трение второго рода всегда значительно менее трения первого рода. До понимания этого обстоятельства люди даже совершенно не слыхавшие о механике, дошли жизнен ным опытом и при передвижении тяжелых предметов всегда прибегают к подкладыванию под них круглых роликов или снабжают их колесами, а при спускании экипижей с горы прибегают к тормозам, заменяя этим трение второго роль трением первого рода.
Трение между двумя телами, как мы уже говорили, бывает тем меньше, чем глаже трущиеся друг о друга поверхности. Оно еще более уменьшается при г.тныыл«м,« трушихс» поверхностей какой вибо смазкой. Гак, например, коэффициент грения друг о друга гладких металлических поверхностей колеблется от 0,15 до 0,25, г.-с. для преодоления этого грения надо затратить от 15 до 25'7О веса перелетающегося тела. Если же поверхности будут смазаны маслом то коэффициент грения будет равен только от 0.06 до 0,05. т.-е. уменьшается более, чгм в 2‘г раза.
Хотя трение и являг гея вредным сопротивлением, но во-MHOIHX случаях оно полезно и необходимо. Если бы не было Iрения, то гвоздь, забитый в потолок, тотчас жг выскакивал бы обратно, вследствие упругости частиц де рева и собственного веса. Мы не могли бы завязать узлом веревки. Мы падали бы ежеминутно при ходьбе, как во время сильной гололедицы, а колеса паровоза иращались-бы безрезультатно на одном месте, нс приводя паровоза в движение.
Работа сил Гели какая-либо сила передвигает тело, преодолевая сопротивление его движению, то мы говорим, что сила совершает или производит работу. Когда лошадь везет сани по дороге, го она своей силой совершает работу, преодолевая трение между полозьями саней и дорогой. Когда человек поднимает какой-либо груз снизу вверх, то он своей силой совершает работу, преодолевая силу тяжести груза. Чем больше будет груз и чем выше будет он поднят, тем больше работы Оу гет совершено человеком.
Если в одном случае совершая paftoiy приходится поднять груз в 20 килограмм из какую-либо высоту, а в другом случае груз в И) килограмм на ту же высоту, то вторая работа будет в 2 раза больше первой.
Поднимая один и тот же груз в 20 килограмм на высоту в 2 метра, человек также совершает работу в 2 раза больше, чем поднимая тог же груз на высоту 1 метра. Поднимая же груз в '10 килограмм па высоту в 2 метра, человеку надо совершить работу уже в 1 раза большую (10 килогр. из 2 метра), чем при поднятии (руза в 20 килограмм на высоту I метра (20 килогр. на 1 метр)
Таким образом величина работы равна произведению из величины силы на путь, проходимый телом под действием этой силы
pitlio/int —CU.tr'-. II \ 1111,.
Так как, в зависимости от величины прилагаемой силы и длины нуги, па котором опа действует, величина совершенной работы может быть больше или меньше, то значит различные работы можно сравнивать между собою или измерять, сравнивая произведенную работу с работой условно принятой за единицу. За единицу работы условились принять ту работу, которую приходится затратить для того, чтобы поднять 1 килограмм какого-либо вещества на высоту 1-го метре. Такая единица работы называется иичнри.и »»-.иеицюм. (1 клг. метр.). Если, например, приходится подвыть груз, весом в 5 килограммов, па высоту 2 метров, то, зннчит, надо затратить работу, равную 5 килогра.ммамХ2 метра—10 килограммометрам.
В прежних русских мерах за единицу работы принимался п\ (ii-ifiyui.. т.-е. ту работу, которую приходится затратить. чтобы поднять 1 пуд вещества на высоту 1 фута.
Так как пуд равен 16,3805 килограмма, а 1 фут равен 0,30479 метра, то 1 пудо-фут равен приблизительно 5 кило-I раммометрам.
Мощность работы. Всякая сила, всякое приспособление, которое к течение некоторого времени может непосредственно совершать работу (наир., человек, лошадь, паровая машина), па (ынаетея uciiiiifiiuuuM рибиты. ('нисибшичт мт ттичч-
ника работы ctumpmaiiih в е диницу времени то или иное. количество работы. налыкаелпсн риботвснособноетью или чошносшыо работы этою источника.
Ju единицу .мош ное гни или рабошоепособнооти при и и ионии такую мош цис ни, источника работы, кшда он иомсеш и каме дую секунду совершишь работу в I килограммометр.
Для измерения же более сильных источников работы, принимают за единицу мощности работу в 75 килограммометров в секунду, которая называется лота гиною силою и приблизительно соответствует работоспособности хорошей возовой лошади.
I шшадннап еила-=7л I.литра нмомешров в секу н ду = 1л tty to-фут. в секу иду.
Понятие о машине и простые машины. Обыкновенно ту силу, которая должна совершать работу, не прилагают непосредственно к тому телу, которое эта сила должна двигать. а для удобства заставляют эту силу действовать через посредство других тел. Так, например, в водяной мельнице не прилагают силу воды непосредственно к жерновам, а заставляют воду вращать водяное колесо и уже от него при помощи валов и системы зубчатых колес передают движение жерновам.
Такие тела или сошшуииасшь иееколькил- тел, которые елу-мсат для передачи гейсшвия силы, шицваюше.! машинами
Надо заметить, что при работе каждой машины ей приходится преодолевать не только то пиленное сопротивление, для преодоления которого опа предназначена, но ей приходится побеждать еще и добавочные вредные сопротивлении. как-то: трение, сопротивление воздуха и т. п.
Благодаря вредным сопротивлениям, полезная работа, по лучаемая от какой-либо машины, не равна осей ,,а трапе иной пашиной работе, а всег щ несколько мет те ее.
Отношение величины полезной работы. полученной от машины К величине всей работы, совершенной Мишиной, иилыпаетея ко;>ф-фициептом поле.инпо геиствил этой, машины.
Всякая машина, мак бы опа ни была сложна, может быть разложена на отдельные части, или так называемые простые машины. Простых машин очень немного, именно: рычаг, блок, ворот, циклонная плоскость и винт. При чем и эти 5 простых мншин в свою очередь в сущности могут быть приведены к ? ионным простым .машинам—рычагу и наклонной плоскости.
Рычаг. Рычагом называется твердый, не гибкий стержень, который подперт в одной точке его, называемой точкой. опоры, и может вращаться около этой точки. Рычаг- представляет собой простейшую машину, т, е. простейшие приспособление для преобразования силы.
Возьмем рычит 1П (черт. 15) с точкой опоры Н и приложим к концам его параллельные силы I/ и И. Отрезки рычага от точки опоры Н до точек приложения сил, т. е. отрезки АН и Л7/ называются плечи ми рычит. Параллельные силы V и Н, как мы знаем, можно заме- *>
нить одной равнодействующей. Если эта Л
равнодействующая пройдет через точку * 1
W, то опа уничтожится сопротивлением I I
этой опоры, и рычаг останется в равно- I весии. Для того же, чтобы равнодействующая прошла через точку опоры, ( ( .
необходимо по закону сложения парад- t,n‘ дельных сил (смотр, черт. 11), чтобы силы V и II были обратно пропорциональны плечам рычага т. е. чтобы сила Н была во столько раз больше силы И, во сколько раз плечо ill больше плеча ИН
Произведение из силы па прилегающее к ней плечо называется .Mti.iu-lllliu.it этой силы.
Значит, условия действия рычага мы можем выразить так: 1л,1 риищмихип рычи!и .ми.испты ienemtt\ ииип.г ни нем cut jo.i.Hcuii бы ни, ршинл мс.нс п сибон.
На основании действия этого закона, делая одно плечо рычага значительно больше другого, мы можем при помощи рычаги уравновесить малой силой большую силу, и, например, если в точке И рычага мы подвесим груз, весом в 10 килогр.. то. сделав плечо I// в 10 раз больше, чем плечо 67/, мы можем уравновесить рыча!', приложив в точке I силу только в 1 килограмм. Если же в точке Л мы приложим силу, равную не 1 килограмму, а несколько большую, то равновесие рычага нарушится, и конец рычага I опустится вниз, подняв в то же время другой конец рычага И с приложенным к нему грузом или сопротивлелием II. равным 10 килограммам. При этом точка приложения силы I/ и точка приложения сопротивления II пройдут разные по величине пути, именно путь точки 1 будет в 10 раз длиннее, чем путь точки Б.
Таким образом, при помощи рыча!» мы можем поднять большой груз, по только медленнее, чем руками, г. с. при помощи рычага мы. как будто, увеличиваем силу, но в то же время затрачиваем па под‘ем больше времени. Это и выражается в механике законом, который гласит, что:
Чти ныч1рые,иеп1сп в силе, ши ни-рис те и ви epe.venii“. Закон этот справедлив не только для рычагов, но и вообще для всяких машин
Изображенный на черт. 15 и описанный выше рычаг, в котором точка опоры находится между точками приложения сил, называется рычитч !-м риш.
По есть рычаги особого вида (черт. 16), у которых обе точки приложения силы, т. с. точки А и Б находятся по одну сторону точки опоры В, а самые силы направлены в разные стороны. Такой рычаг называется рнчою.н 2-«> /««.<«. Припоминая правило сложения параллельных сил, направленных в разные стороны (смотр- черт. 12), не трудно вынести заключение, что ришюшеип рыч<к« ‘2-«< ро <а не-nfifO, iii.iui mu MV ) елшие, кик i.iu рычит неркою ро iu. именно, чтобы ве..1«чншл при юмгениых к рычи<\ гк.< П и Р би. <« otipiltllHU НрОППрЦНОНОЛЪНЫ плеча и АН и Hit, т. I' ipxiu.MH г.юка.чн. чтобы но центы eu.t были рипкы.
Следовательно, как для рычага 1-го рода, так и тля рычага 2-го рода можно принять за правило, что рыч<« mi.ro yimc:< в ришимссмн^ Kiifju tie.tifчины leuciHfiy пш/нл' ни тчи пы ийриинн» нри-itOpUUOMU.lhMH l.lif/HLU нлгч рычинк пк г. К<Н ш .ии.цеишы :иннх !?/.< рнашк Рычаг представляет собой простейшую машину для преобразования силы. Если мы будем действовать какой-либо силой на длинное плечо рычага, тс на коротком его плече мы можем преодолеть силу во столько раз большую приложенной, во сколько раз длиннот- плечо длиннее короткого. Во множестве окружающих нас машин, инструментов и приспособлений домашнего обихода мы видим применение рычагов; весы, безмен, коромысло, ножницы, весло, колодезный журавль—все это есть рычаги первого рода, обычный в депо буксовый лом—есть не что иное, как рычаг первого рода. Гаечный ключ, рычаг паровозного регулятора, рычаг предохрани тельного клапана, наконец, наша рука рычаги второго рода.
Блок. Блоком называется диск, или цилиндр 1/> небольшой высоты, могущий вращаться на оси В и снабженный по окружности желобком, в котором может поместиться веревка, канат или цепь. Ось блока укрепляется в вилообразной скобе, охватывающей блок и .
называемой оОой.иои. Обойма блока ‘Iqn-. 17.
может быть неподвижная и подвижная; соответственно этому и блоки бывают неподвижными (черт. 17) и подвижными < черт. 18). Если mi i имеем нгноiou.nr-нын блок . 1/>(черт. 17), через который ш-реорошена веревка, на концы которой действую! силы />‘и /,то, проведя радиусы
блока I/J и ИН, мы можем рассматривать блок как рычаг 1-го рода 1 НИ с точкой опоры в точке К. Для равновесия такого рычага необходимо, чтобы К Ilf .1 кИИ. Но так как АН и НН
это есть радиусы блока и равны между собой, то значит при равновесии должны быть равны между собой и силы К и -I. Таким образом, на неподвижном блоке мы ничего не
выигрываем и можем только изменить направление действующей силы в видах удобства.
llnjcitjirHuii с.юк, а К с перекинутой через пего веревкой, один конец которой закреплен наглухо «черт. 18), мы можем рассматривать, как рычш 2 го рода, в котором точка />’ есть точка опоры, а точки I и Н служат точками приложения силы. Если к обойме такого блока мы подвесим груз ./. а к свободному концу веревки приложим силу /•', то тля равновесия всей системы по вакону рычага 2-го рода необходимо. чтобы Л I/>=./х///>’. Так как НН есть радиус блока, а АН его диаметр, то, следовательно. А/> в 2
Ч.'|л. IX.
раза больше НН, и, значит, для равно-
весия блока необходимо, чтобы сила К была в 2 раза меньше силы таким образом юн ро^носп-сио <•«.», упгтнмо-чннг нн но {г.н.нечып б.юк, Ю'об.го iri.uo. чтобы ru.ui. цч1стнх1чщцн по свобо iiiiiH нонен нгренкн, Пит п щог .метоне ru.tht, нри.ю.Ж’-ен-/1ОН К осп 6 юно. Значит, пользуясь подвижным блоком, мы можем какой-либо силон /• преодолеть силу ./. в 2 раза большую силы И. При этом, хотя мы выигрываем в силе,
-чо в то же время теряем во времени, так как путь, ко горый совершит свободный конец веревки будет в 2 рлзл больше того пути, на который поднимается груз. Для удобства свободный конец веревки можно еще перекинуть через второй неподвижный блок, который изменит направление силы Л' в /•*', не изменяя ее величины.
Чтобы еще больше выиграть в силе, можно свободный конец веревки перекинуть не через неподвижный блок, а через 2-й такой же подвижный блок. Тогда, для поднятия груза потребуется приложить сиду уже в 4 раза меньшую, чем груз, по зато и времени потребуется гоже в 4 раза больше. Таким образом, можно соединить 3,4 и т. т. подвижных блока, при чем от присоединения каждого блока требуемая |,ля поднятия груза сила будет уменьшаться в 2 раза, а требуемое время в столько же р.п увеличиваться. Такая система веско о.кич блоков называется по iiicirtrrmo.v.
Ворот Ворот представляет собой машину, состоящую из горизонтального вала /•'./, могущего вращаться в каких либо подшипниках и надетого на этот вал колеса МН (черт. 19 и 201. Если мы прикрепим к какой либо точке вяла веревку с привязанным к ней грузом /', а к окружности колеса укрепим вторую неренку с грузом ,1, то груз I будет стремиться поворачивать колесо вместе с валом в обратную
сторону, чем груз Г. Так как для нас безразлично, где привязана к валу веревка с грузом Г, то мы мысленно можем предположить, что оба груза действуют в одной плоскости, именно в плоскости колеса (черт. 19). Но тогда ворот можно рассматривать как рычаг 1-го рода и, значит, для равновесия сил Г и ,/ неооходимо, чтобы их моменты были равны, т. е. чтобы радиусы вала и колеса, как плечи рыча!а, были обратно пропорциональны силам и I.
Таким образом, чтобы уравновесить какой-либо груз при помощи ворота, надо приложить к колесу ворота силу во столько раз меньшую этого груза, во сколько раз радиус вала меньше радиуса колеса; другими словами, если мы к окружности колеса ворога приложим какую либо сил} , то на окружности вала появится противоположная сила, которая будет во столько раз больше силы, приложенной к колесу, во сколько раз радиус колеса больше радиуса вала.
Есии. наоборот, ми приложим какую-либо силу к окружности вала, то на окружности колеса появится сила во столько раз меньшая приложенной, во сколько ряд радиус вала меньше радиусе колеса.
Ворот имеет большое применение в нашей обыденной жизни. Мы пользуемся воротом для доставания воды из глубоких колодцев, для вытаскивания руды из недр земли.
для поднятия тяжестей при постройках, для растаскивания поврежденных вагонов при крушениях и т. д. Часто вместо колеси устраивают только одну или несколько рукояток, к которым прилагается сила человеческих рук.
Ось ворота может быть горизонтальна, или вертикаль* на. Ворот, ось которого вертикальна, называется кабестаним
и служит для передвижения грузов по правлению.
горизонтальному ни-
Примером действия ворога может вод токарного станка со ступенчатым
служить кон гр-при
шкивом. Если нам
нужно снимать резцом лишь тонкую стружку, то мы перекидываем ремень на больший шкив контр-привода. При этом мы получаем па окружности шкива большую скорость.
но меньшую силу, г. с. выигрываем в скорости, по теряем в силе. Если же нам надо взять более толстую стружку, го мы перекидываем ремень на меныпий шкив и получаем меньшую скорость на окружности шкива, но зато большую силу.
Зубчатые колеса и лебедки с зубчатыми колесами представляют собой комбинацию из 2-х или нескольких воротов и подчиняются закону действия ворота.
Наклонная плоскость—есть простая машина, состоящая
из наклоненной к горизонту под некоторым углом плоскости ЛИ, показанной на черт. 21
в разрезе. Линия !/>’ называется высотою, линия НИ чгшмшнне.ч, а линия .1/» длиной наклонной плоскости. Если мы будем втаскивать по наклонной плоское।и какой-нибудь груз, например, в виде
шара, то для этого нам
потребуется приложить меньшую силу, чем если бы мы подняли тот же груз сразу на высоту наклонной плоскости iH. Сила потребуется во столько раз меньшая, во сколько раз высота под'ема 1/> меньше длины наклонной плоскости Hi, но зато мы потратим на под'ем ш«ра во столько же раз больше времени.
Действительно, пусть сила веса шара изображается линией пв. Разложим эту силу по закону параллелограмма на две силы, одну об, параллельную длине плоскости I//, а другую к ней перпендикулярную «». Сила ю уничтожается сопротивлением плоскости и остается одна сила об, которая будет во столько раз меньше веса шара, т. е. ««, во сколько раз высота плоскости 1/> меньше длины ее Hi.
В практике мы часто встречаем применение наклонной плоскоегн Так, вместо того, чтобы поднимать бочки па те-
.ivry по вертикальному направлению, их вкатывают по наклонной плоскости. ПоTHHM.IH бочку на телегу, или вкатывая ее по наклонной плоскости, мы затрачиваем, в сущности говоря, одну и ту же работу, но в первом случае эта работа производи гея скорее, г. с. напряженнее, и требует большей силы, но втором же случае требуется меньше силы, но зато работа идет медленнее.
При устройстве железной дороги в гористой местности путь проводят в виде извилистой линии, чтобы уменьшить наклон пути к горизонту. При этом для передвижения поезда требуется меш шая сила, хотя увеличивается длина нуги, а следовательно и время, нужное для его прохода.
Клин (черт. 22) трехугольная призма, представляющая собой две наклонные плоскости, сложенные вместе своими основаниями. Клинья употребляются в практике в том слу-
чае, когда желают раздвинуть друг от друга какие-либо предметы или разделить па части кнкое-либо тело, например, расколоть бревно. Если давить или ударять по клину, по направлению силы то клин будет постепенно входить в бревно и последнее расколется.
Положим, что клип находится в равновесии, т. е. не входит в дерево и нс выталкивается из нс го, тогда, значит, сила, действующая на клин, уравновешивается сопротивле-
*|ррт.
ствуюг перпендикулярно к
нием частиц дерева, которые сжимают бока клина, т. е. дей-ним. Разложим силу С, действующую па клип, по закону параллелограмма на две силы ГК и < /. перпендикулярные к бокам капни. Обе эги силы, как сказано, будут уравновешиваться давлением бревна па клип. Чем шире (тупее) будет клин, тем больше оу дут силы ГК и < чем острее клин, тем меньше будут эги силы, г. е. тем легче будет клип входить в дерево. Поэтому, все орудия для разделения предметов на части, например, ножи, топоры и
г- л. делаются в виде острою клина.
Иногда клин употребляется также и для поднятия тяжестей. Если под какой-либо тяжелый предмет подложить конец клина и затем ударять по клину молотком, то по мере забивания клина груз будет постепенно подниматься вверх. Если при забивании клина сопротивление для него будет очень велико, то клин нее же будет до некоторой степени входить в свое гнездо, при чем будет крепко зажиматься в
наклонной плоскости, осно-
'hjn. -23.
гранение в механике. Снабдив
нем. На этом свойстве основано употребление клина для скрепления отдельных частей, например, забиванье клина в торец топориим для укрепления на нем гонора, укрепление подшипников паровой машины в головках ее шатунов и т. п.
Винт. Возьмем (черт. 23) цилиндр !/>' и вырезанный из бумаги прямоугольный треугольник //Г.7, который представляет собой поперечный разрез ванне которой // равно окружности цилиндра. Обернем вырезанный треугольник вокру! цилиндра так, чтобы точки Г и ( совпали. Тогда сторона треугольника НЛ образует па цилиндре восходящую вверх кривую линию, называемую в механике imiimtiuuii .utiHu-ii. Каждый оборот этой линии на цилиндре называется читка.» винти, а высота треугольника ///'называется шагом чинша. Если по направлению винтовой линии сделать на металлическом цилиндре квадратную, или треугольную нарезку, то мы получим ЧИНШ, имеющий столь большое распрю
такрй винт гайкой, i. е. куском материала с отверстием внутри его, снабженным такой-же резьбой, как и на винте, мн получим простую машину, могущую служить для опускания или под нимания предметов. Действительно, если мы укрепим тайку неподвижно и будем вращать винт, то, смотря по направлению вращения, мы заставим винт или подниматься вверх или опускаться вниз. Если при этом па винт будет положен какой-либо груз, то вместе с винтом будет подниматься и опускаться и этот груз.
Таким образом, по своему построению вин г представляет собой последовательное соединение in скольких наклонных плоскостей и поэтому к нему применяются те же законы, которые выведены нами для наклонной плоскости, т. е. для поднятия кик<чо-.1и6о ifiy.iti iif>u помощи пинта, ним nompetn гни и ко rmo.thKu pa.i меньшая ен.га. ко ека.гько ра.г чин чннта меньше его oKfn.nr ноет а. чем толще винт и чем меньше его шаг, тем больший груз можно поднять помощью такого винта одной и той же силой, .хотя под'ем и будет происходить медленнее.
Чтобы еще больше выиграть в силе, соединяют винт с воротом и заставляют силу действовать ш на самый винт, а на рукоятку ворога, т. е. получают машину, который нам
известна под именем юмкратл, при помощи которой, как мы знаем, ми можем силой своих рук приподнять от земли такое тяжелое тело, как, например, паровоз. Таким образом, гомкраты, всякого рода винтовые пресса и штампы обыкновенно представляют собой более или менее сложные соединения простой машины, винта и ганки с другими простыми машинами
Нз таких же простых машин состоят и другие, даже самые совершенные и сложные машины. Поэтому, зная те законы, которым подчиняется работа простых машин, и равла-гая всякую сложную машину на составляющие ее простые машины, мы всегда можем уяснить себе, как именно должна работать эта сложная машина и каким законам должно подчиняться ее действие.
Понятие об энергии. Представим себе два шара, из ко-1орых один стоит неподвижно на месте, а другой катится по полу. Пока .мы не приложим к первому шару какой-либо движущейся силы, он будет оставаться на месте и сам ио себе пе может совершать никакой работы, второй же движущийся шар. наоборот, вследствие своего движения, способен совершать работу, именно он преодолевает сопротивление воздуха и трение о поверхность пола, может свалить поставленные на его пути кегли, может толкнуть и сдвинуть с места первый неподвижный шар и т. п. Такая vuocoCiHmemb ti.iH amimmacmi, тела праилво минь работу налмаетен энергиеЛ этого тела. Одни тела обладают энергией, другие не облагают энергией. Если мы возьмем два шара, из которых один лежит на полу, а другой на столе, то, хотя оба шары неподвижны и не производят работы, в отношении их способности производить работу между ними есть разница, [ействигельно, шар, лежащий на столе, может упасть вниз, при чем он совершит работу, равную произведению из его веса на высоту его падения. Значит, шар, лежащий на столе, хотя и неподвижен, но обладает запасом энергии, только его энергия еще не проявилась, но может проявиться в любой момент, и этим отличается от энергии движущегося шара. Про шар или какое-либо другое тело, обладающее энергией вследствие того, что оно движется, говорят, что оно обладает .meptueu аш.иеенил или кинетической aiii-piMeu. а про шар, или другой предмет, который обладает запасом энергии, например, благодаря тому, что он поднят па некоторую высоту, говорят, что он обладает энершей иоло.нсенин или по-тенииальнои опершей.
Движущийся паровоз, падающий груз, летящий снаряд, вращающийся волчек все эти тела обладают кинетической энергией, наоборот, паровоз, стоящий на месте, обладает потенциальной энергией.
Смотря по роду явлений, в которых проявляется энергия тел, различают различные роды энергии; так, например,
различают энергию механическую, т.-е. способность тела производить механическую работу, энергию тепловую, т.-е. способность тела производить нагревание других тел, энергию химическую (например, энергию пороха), энергию электрическую и г. д. Количество энергии, которой обладает какое-либо тело, независимо от рода этой энергии, измеряется той работой, какую это тело может совершить при израсходовании своей энергии.
• //(•« mi.ieiiHii. и pmie.ro. уннне с ризничными iitc.iit ни. пре (сши-
лцини ечбой и nt nepe.iuvy .uiepniit от oiuoto те.ш к tp\n>.uy. п.ч1 же нере.пц и tuoio pi> yi >iiepinn н ipymir рщ. Действительно, катящийся биллиардный шар, ударяясь о шар, стоящий неподвижно. останавливается. а второй шар начинает дви гаться. Здесь происходит передача кинетической энергии от первого шара второму шару. Камень, брошенный вверх, обладает кинетической энергией. По мере поднятия камня вверх, эта энергия постепенно уменьшается, по зато камень начинает приобретать потенциальную энергию. Па некоторой высоте, раньше чем пада ть обратно, камень на мгновение останавливается. В этот момент он теряет всю свою кинетическую энергию, по зато обла тает наибольшей потенциальной энергией. При падении камня обратно вниз, приобретенная им- потенциальная энергия постепенно будет уменьшаться, но зато будет возрастать его кинетическая энергия.
В обыкновенном электрическом звонке химическая (потенциальная) энергия элементов превращается в электрическую (кинетическую) энергию, а последняя, приводя в действие звонок, обращается в механическую энергию.
При трепни одного тела о другое, обн тела нагреваются, г.-е. механическая энергия переходит в тепловую. Го же самое происходит при ударе одного тела о другое. Если вы будете ударять молотком по куску металла, то последний от этих ударов несколько нагреется, т.-е. кинетическая энергия молотка будет превращаться в тепловую энергию.
Сложными опытами, произведенными ученым Джоулем в начале 19-го столетия, была найдена точная зависимость между затраченною работою и полученной тепловой энергией. Именно. Джоуль нашел, что 425 килограммометров работы, превращаясь в тепло, лают ровно 1 единицу теплоты, или калорию. Не шчипи Г2'> низенриммоч ш трое (u.iu. кик ныне пы-лншчм, вернее 127 ки.ннраммиметро(.) низиние/ием мелнничсским .iKi.nnu.ieHruiiu men.кипы.
11(|ггнциалы1ая энергия пороха, выключающегося в орудийном снаряде, при выстреле обращается частью в кипеги-ч<чкую шергию спарила, частью в тепловую, идущую на нагревание »| вола орудии и г. Значит, энергия может переходить ера <у н несколько других ролов энергии.
Закон сохранения энергии. Все приведении! примеры покдвывшот, что энергия не исчезает бесследно, и только превращается из одного вида в другой. При всех таких превращениях количество энергии остается неизменным. Иными словами, .iitepiiiu не печете ш и не ctt.ipiemen h/iohi,. ЭТО правило известно в механике под именем мкчна енлраненил терпим Этот закон является одним нз самых важных законов физики и механики и служит основой всех прикладных наук и условий нашей обыденной жизни. Несомненно, он сира-» недлив нс только с механической точки зрения, но и с точки зрения нравственной, цуховной. В самом деле, только наша работа обеспечивает нам наше существование и приносит нам выгоды; без работы мы ничего не получим, гак как ничто в природе не делается и не даегся. нам даром, без затраты нашей энергии, нашей работы.
is
Часть II.
ПАРОВОЙ КОТЕЛ ПАРОВОЗА.
ГЛАВА III.
Конструкция паровозного котла.
I данные части котла. Котлы современных паровозов имеют обыкновенно форму, изображенную па черт. 24, и состоя г из З-.х главных частей:
Топки, т. е. ,тий части котла, внутри которой разводится огонь, служащий дчи образования пара.
UujiiiiifnivrcKiiH чисти, которая присоединяется к топке и служит для помещения воды, и дымогарных груб, по которым проходя! из топки горячие газы и
htuomm Ko/Kii'.ini—служащей для собирания горячих газов, пост-, пающнх через дымогарные трубы.
Все части котла делаются из железных листов, кроме самой топки (огневой коробки) котла, которая обыкновенно делается из медных листов. В последнее время начали делать и огневые коробки из листов специального литого железа.
Толщина листов железа, из которого изготовляются котлы, бывает различна и зависит от диаметра котла и давления в нем пара.
Так, например, в паровозах нормального, правительственного типа, у которых диаметр котла равен—1470 миллиметров, толщина железных листов делается равной—15 м/м. В паровозах серии Э. диаметр котла которых равен—1703 м/м., толщина листов равна 16* ., мм.
Железные или медные лис гы, из которых строятся котлы, соединяются дру1 с другом при помощи заклепок. Склепывание котельных листов производят или накладывая один лист на другой, как говорят „в закрой" или „внакладку" (черт. 25), или „в притык", когда листы соединяются своими торцами и связываются при помощи накладок (чер|. 26).
i II ll'llllo.l
Г.»
Заклепки ставятся или в один ряд (о диночный шов) или в дна ряда (двойной шов)
Диаметр заклепок делается равным приблизительно двум толщинам листа, а расстояние от кромки листа до центра заклепки делается равным 1*/2 диаметрам заклепки.
Устройство ТОПКИ. Тонка паровозного котла в свою очередь состоит из двух частей: огневой коробки и кожуха топки.
Оитвая коробка или собственно топка, в которой разводится огонь, служащий для образования пара, пред-ставляетсобой перевернутую вверх дном металлическую коробку, сделанную из медных или стальных листов. Кожу.сом топки называется часть котла, окружающая огневую коробку, служащая резервуаром для воды и образующегося из нес пара и соединяющаяся непосредственно с цилидрической частью котла.
Форма топки, в зависимости от размеров и условий работы котла, делается разнообразной. В топках прост ейшего вида верхняя часть огневой коробки и кожуха топки .делается цилиндрической формы, при чем верхняя часть кожуха топки представляет собой как-бы п родол же нне цил и нлрической части котла. Такого вида топки имеют большое преимущество в смысле простоты и удобства соединения огневой коробки с консухом
Однако, постоянное стремление к постройке все более м долее сильных котлов и к лучшему использованию топлива заставляет строителей паровозных котлов отступать от этой простой формы и стремиться к возможно большему увеличению размеров топки. С этой целью верхняя часть огневой коробки (потолок) поднимается несколько выше и делается плоской формы. Такая-же форма придается и верхней части кожуха топки, при чем последний также поднимается йе-
не рт. '26.
|||||| ч
i сколько выше цилиндрической части котла. Такие топки, по имени их строителя, называются тппкапи Бельпера (черт. 24).
С гой же целью, сохраняя цилиндрическую форму кожуха потолка топки, иногда делают кожух топки несколько шире, и выше, чем цилиндрическую часть котла, и соединяют кожух с цилиндрической частью помощью конической вставки (барабана).
Нижняя часть топки в паровозах более старых типов i обыкновенно делалась такой ширины и формы, чтобы они ромещялась между листами рамы паровоза. Однако, сильные паровозы требуют и паровозных котлов большой мощности, " г. е. тающих большее количество пара. Для того, чтобы по .учить такое большое количество пара приходится сжигать и большое количество топлива. Вследствие этою приходится yi.ii’ ччивать и место для сжигания топлива, т. е. колоспи новую решетку. Увеличить сильно колосниковую решетку в длину in возможно, 1лк как, во первых, при решетке длишнч
3-х метров работа по забрасыванию топлива в топку становится слишком трудной, а, во-вторых, грудным является и скрепление между собой листов рамы и размещение колес паровоза. Поэтому увеличивают нс длину, а ширину колосниковой решетки. Flo поместить широкую колосниковую решетку между листами паровозной рамы нельзя и приходится всю нижнюю часть топки помешать не между рамными листами, а над рамой. При этом весь котел паровоза приходится поднимать несколько выше над рамой. Этим обстоятельством об'ясняется постройка новейших паровозов с высоко поставленными котлами.
При всяких конструкциях юпок—огневой коробке стараются придать такое очертание и размеры, чтобы возможно было свободно вынимать ее из кожуха на случай более сложного ремонта или смены ее листов.
(Ьп,1сл1,пые части тонки. Металлические листы, из которых делается огневая коробка, носят определенные названия: тот лист огневой коробки, в котором делаются 01вер-ствия для соединения гонки с дымогарными трубами, называется перс (ней степной или рететкий', тог лист огневой коробки, в котором устраивается шуровочное отверстие, т. е. отверстие для забрасывания топлива и для наблюдения за огнем, называется задней или лобовой стенкой тонки.
Оба эти листа соединяются при помощи третьего большого ЛИСга, называемого тиие.и,ttu.it .utcmo.it топки, который образует бока и потолок огневой коробки.
Иногда шинельный лист делается составным из 2-х боки-чыл листов и верхнего, образующего потолок или небо топки.
Потолок или небо топки иногда делается с наклоном к задней стейке топки. Делается это для того, чтобы легче было удалять с потолка осаждающиеся на нем из воды грязь и накипь, а также для того, чтобы не происходило обнажение задней части потолка и сто перегревания при езде на уклонах и при быстрых остановках, когда вода в котле по инерции уходит в переднюю часть котла. В паровозах новейшей постройки боковые сгенки тонки, а также и заднюю ее стенку, насколько позволяет их конструкция, также стараются делать слегка наклонными для того, чтобы облегчить образование и проход через воду образующихся на боковых стенках пузырьков пара.
Листы, образующие кожух тонки, также носят особые названия: лист, обращенный к машинисту, т. е. тот лист, на котором ставится арматура котла, называется .шб'ш.ы и tit-ето.м. Тот лист, который служит для соединения нижней части топки с цилиндрической частью котла низывиетел ухватный или рта ты и .iucmo.it. Лист, который составляет бока и верх кожуха топки, называется тнне.иты.и utcmo.it козну.nt тонки. При гонках с широким, плоским и слегка приподня
тым потолком, т. с. при, так называемых, топках Бельпера, вверху ставится особый фасонный лист, называемый смычным, который служит для соединения верхней части кожуха топки с цилиндрической частью котла. Вследствие сложности своей формы этот лист часто дает трещины и поэтом}' машинист должен всегда наблюдать за его состоянием самым внимательным образом.
Соединение огневой коробки с нижней частью кожуха топки производится обыкновенно при помощи железной рамы, называемой иммипкпЛ /шиой. Листы огневой коробки, рама и листы кожуха склепываются вместе двойным рядом заклепок (черт. 27). Иногда это соединение образуется пу-
тем отгибания листов огневой -коробки и склепывания их с листами кожуха оез вставки топочной рамы (черт. 28). Но при такой конструкции в местах перегиба листов легко по
являются трещины, а в углу между двумя листами скопляется накипь и грязь. Поэтому на большинстве
современных паровозов соединение делается при помощи топочных рам.
Подобными же способами производится соединение листов кожуха и огневой коробки и у шуровочного отверстия. При этом соединение листов при помощи шуровочного копьца также является •более надежным, чем соединение, подобное изображенному на чертеже 28.
Расстояние между стенками кожуха и топки у гоночной рамы делается не меньше 75—100 миллиметров, во избежание засорения его грязью и ни-кипыо и для возможности лучшей очистки котла
при промывке. Черт. 28.
Однако, соединения листов топки и кожуха только при помощи топочной рамы было бы недостаточно. Пар и по 1а в котле находя тся под большим давлением, которое пере
лается на сгенки топки и стремится прогнуть их с очень большой силой. Так, например, боковая стенка огневой коробки паровоза среднего размера имеет в длину и ширину около 250 сантиметров, г. е. поверхность ее приблизительно равна 250x 250—62500 квадратных сантиметров. Пар давлением в одну атмосферу производит на каждый квадратный сантиметр стенок котла давление ранное 1 килограмму, и если в котле имеется 11 атмосфер рабочего давления, то давление на каждый квадратный сантиметр стенки котла будет равно 1 км.хН 11 килогр.. а давление на всю стенку, т. е. на 62500 кв. сантиметров будет равно 11 Хб2500=677500 килогр. или приблизительно 677,5 тонн.
Для того, чтобы удержать стенки па месте при таком огромном давлении приходится связывать листы кожуха и топки различными дополнительными соединениями, именно топочными сплзями. анкс/шымн (нитами и шллсамн.
Связи и анкерные болты. Типичные енн.ш служат для скрепления вертикальных стенок кожуха и огневой коробки и представляют собою сделанные из Краснов меди или из железа болты толщиною 22 25 м/м. с утолщениями на концах, на которых делается нарезка, служащая для ввертывания связи в стенки кожуха и топки (черт. 29).
Для постановки связен в листах кожуха и огневой коробки просверливаются отверстия, которые затем нарезаются одновременно в обоих листах при помощи длинного слегка конического мечика.
По этому же мечику за гем паре заегся на стенке резьба на обоих концах связи, которая в точности соответствует резьбе мечика и при том делается так, что ревьба одного
конца служит продолжением резьбы другого, т. е. как будто бы связь сначала имела сплошную резьбу по всей длине ее, а затем в средней части резьба срезана.
С толстого конца связи иногда делается квадрат, при помощи которого связь крепко ввертывается в предназначен ные отверстия, затем квадрат обрубается,
концы расклепываются в холодном виде в головки. Но избе жание напрасной траты материал.» квадраты большею частью не делаются, а связь заворачивается на место при помощи глухой гайки, навинчивающейся на ее конец. После поста новки связи на место гайка свертывается, л конец связи расклепывается.
оставленные
ОТ
Связи ставятся па расстоянии от 100 до 150 м/м друг друга.
Для наблюдения за целостью связей и обнаружения обрыва их с обоих концов в
Чг|>1. 2'3 а.
Передняя стейка огневой
связи просверливаются на некоторую глубину, так называемые кпитролышг кчпплы или liiimttpo.UjHhic онтерстия. При обрыве связи вода проникает через эго отверстие наружу и гем дает знать об обрыве связи (черт. 29 а).
коробки, или. так называемая,
решетка, служащая для постановки дымогарных труб, скрепляется с кожухом при помощи связей только в нижней своей
части, верхняя же ее часть вполне надежно удерживается на месте цл.иотрны.чи трубами. Ниже дымогарных труб передняя стенка соединяется с
цилиндрической частью котла При ПОМОЩИ Особых „4111-читъи- (черт. 30).
Для скренлеция кожуха с потолком топки служат оолсе длинные связи, называемые анкерными (миша.чи «черт. 24).
Черт. 30.
В котлах старых конструкций для укрепления верхних концов анкерных болтов употреблялись, так называемые, ан-
керные балки, которые своими концами упирались па края
потолка или на особые кронштейны, приклепанные к кожуху юики. Но при употреблении анкерных балок пространство
над потолком топки сильно загромождается и становится •игрудпительным очищать потолок тонки при промывке и наблюдать за его состоянием, поэтому в настоящее время 'цикорные бол гы большею часть ставятся гак же, как и связи, W. е. одним концом ввертываются в потолок огневой коробки, и другим -в потолок кожуха, при чем на них или ставятся •пк< рные гайки, или же, вместо постановки гаек, концы бол-
мои так же. кик и связи, расклепываются в головку
Два передних ряда анкерных болтов делаются гаодемзл-иычн. Это делается для того, чтобы несколько ослабить яюсткость соединения потолка и дагь возможность решетке при шнревании свободнее расширяться вверх. Дело в том, •н<| при тиранке паровоза медная решетка or нагревания причин гея расшириться и, будучи укреплена в нижней своей ча< ы|, стремится подняться вверх, жму глинные дымогарные грубы, укрепляющие решетку, почти не препятствуют. При ном, .ин । потолка топки изгибается кверху пл рнссгоя-
иии между кромкой листа и первым ря юм неподвижных болтов. Но мы знаем, чго если мы возьмем длинную полос1 у жести. длиной около 50—75 сантиметров, и, укрепив один конец ее, начнем изтбать другой конец го ь одну, то в другую сторону па величину 2-х сантиметров, то, даже при многочисленных таких изгибах, наша полоска останется целой. Если же взять жестяную полоску длиной только 5—7 сантиметров и начать изгибать ее па те же 2 сантиметра в одну и другую сторону, го жесть очень быстро даст трещину в месте псрегиоа. Го же самое происходит и с листом, образующим потолок топки Поэтому, чем больше расстояние от кромки шва до первого ряда анкерных болтлв, тем менее можно ожидать появления трещины в этой части потолка топки.
Стенки кожуха топки выше топочных связен также требуют укрепления во избежание распирания их давлением пара. С этой целью боковые стенки кожуха гонки егягива ются при помощи iiiiiiciif'iiibu- которые пропускаются
через боковые сте нки тонки, снабжаются по концам резьбой и укрепляются гайками. Для лучшего укрепления концов! олтов в косых стенках приклепываются фасонные кованные шайбы.
Лобовой лист укрепляется продольными „далжиик", или скрепляется с потолком кожуха и его стенками при помощи косынок или ребер, склепанных из листового железа (черт.24).
Котел Бротана. Сложность устройства гонок обычного типа, а также сложный дорогой ремонт их все время застя вляют строителей паровозов искать новых более простых и более дешевых конструкций и потому в технике паровозостроения имеется много конструкций топок, весьма разнообразные по своему устройству. Между этими конструкциями надо отметить олн), имеющую несомненно действительное значение, хотя до настоящего времени еще не разработанную вполне удачно, именно: иж» Прошипи с водотрубной топкой. Котел Бротана не имеет тонки ооычного типа, а его огневая коробка и кожух образованы из ряда вертикальных выгнутых труб КН (черт. 31). диаметром 85 м'м. с толщиной стенок 5 м м, внутри которых циркулирует вода. Вместо боковых стенок с каждой стороны расположено по 21 такой трубке, а вместо задней стенки 12 груб, м>!жду которыми оставлено отверстие для шуровки. Верхние концы труб загнуты и свальцованы на медных прокладках' в так называемый парособиратель I, приставляющий собою горизонтальный цельно сваренный резервуар с впутргнним диаметром 700 м/м и толщиною 23 м/м Парособиратель расположен вверху топки, по всей его длине, и соединяется над дымогарными трубами с цилиндрической частью когда
Нижние концы труб ввальцовапы в г ж иазинш мую во дяцую коробку /', приставляющую сооой как бы пусюп лую топочную раму, в виде стальной лигой грубы, состояни й m
х или 4-х отдельных колен. Передний конец водяной ко |»<4кн помощью двух колен из красной меди соединяется г нижней частью заднего барабана цилиндрической части ног IU и носим образом, вода в котле все время циркулирую. нрохщя снизу цилиндрической части котла в водяную ко-рчоку, оттуда в гоночные грубы и нарособцра-iель, а из *"* •'*»" шего вновь в цилиндрическую часть.
•I.pr 31
1 • in <> гари тому, ч |о грубы сильно нтн ренаюгся цирку-uiiniii поды и парообразование нропсхо, тят очень ли ргичио, Яж »ii«i накинь и* воды увлекается ею в пилицдриш-скую lull 1«O|.i.| и ос.Г.ь I.в ich n его iu p<- iiren чисти.
UmvCIO yxil.rriioru ПИС1П обЫКНОВСНПЫХ Котлов. || Kill.MX bp'OiiHa н р< ц । panel tin между пн him hil'hiii ipuni гкой час hi и
передним концом водяной коробки закладывается кирпичной кладкой. Такая же кладка закладывается между низом шуровочного кольца и задним концом водяной коробки. Промежутки между трубами, шириной около 2 м м, заполняются или полосками красной меди или азоесговым шнуром. Снаружи трубы обмазываются огнеупорной массой, а сверх ее обкладываются еще азбестовнми матрацами, которые прижимаются обшивкой из железа толщиной в 5 мм.
Преимуществами котлов Бротана являются: упразднение в топке красной меди, отсутствие связей, анкерных болтов и плоских стенок огневой коробки и кожухи. Сверх того, па-ропроизводительноегь этих котлов несколько выше обыкновенных. Слабым местом эшх котлов является обычно наблюдающееся расстройство соединений топочных труб с водяной коробкой и парособирателем и затруднительность очистки водяной коробки и топочных труб от накипи, которая там все же образуется. Кроме того, вследствие удлиш ния топочных труб и вследствие давления пара, парособиратель при работе котла стремится несколько приподняться вверх, изгибая решетку, отчего в этих котлах наблюдается постоянное расстройство соединения дымогарных труб с решеысой и сильная течь труб.
Цилиндрическая часть котла состоит обыкновенно из 2 или 3 звеньев или барабанов. Каждое звено образуется большей частью из одного железного или стального листа, свернутого в цилиндр по направлению прокатки его. Концы листов, образующих барабаны, соединяются между собой большею частью при помощи двойного ряда заклепок, причем нее продольные швы барабанов располагаются в верх ней части котла во избежание оседания па них накипи и их раз’едания. Кроме того, соседние звенья располагаются так, чтобы их продольные швы не совпадали друг с другом.
или очного диаметра и тогда „<i пуншик*, при помощи накладок (черт. 32). или же они делаются разного диаметра, входят один н дру гой и соединяются „« м кунЛ* (черт. 33).
При том или другом способе соединения бара банов необходимо располагать их листы таким обра зом, чтобы при промывке грязная вола не могла за держинаться в котле и нме ла возможно лучший с ток к
ближайшему люковому отверстию, служащем у дли гну ска поп i
? звенья котла делаются они соединяются между собой
Черт. 33.
При плохой воде, во избежание раз'едаиия поперечных швов цилиндрической части котла, эти швы прикрываются шитками из гонкого железа, не позволяющими выделяющимся из воды солям разедать самые листы котла. Иногда такими щитками закрываются ле только швы котла, ио и вся нижняя половина цилиндрической части котла.
Сверху на цилиндрической 'меги котла паровоза помещается паровой колпак или tyaoiuipuni; (черт. 24), служащий тля собирания и высушивания полученного в котле пара, откуда затем этот пар по паропроводной трубе направляется в цилиндры паровоза. Для соединения сухопарника спилии-цтической частью котла—в последней гелается отверстие такою размера, чтсбы в него мог пролезть человек и могла свободно поместиться головка регуляторной грубы.
Так как прорезкой этого огнерстния ослабляется прочность барабана котла, го для усиления его кругом отвер-сгния для колпака приклепывается особое железное кольцо, об'ем которого должен быть равен об ему вырезанной части.
Паровой колпак обыкновенно состоит из двух частей, соединяющихся между собой при помощи фланцев и бол-гон. Поверхности соприкасания нижней и верхней части колпака тщательно пригоняются другу к другу и ставятся или на надежной прокладке, или лучше всего на притирке. Иногда колпаки делаются в виде сплошного цилиндра с отверстием вверху, закрываемым плоскою железной крыш кою на болтах.
В переднем конце цилиндрической части котла помещается перейти рпшетка, образующая собой щ реднюю стенку котла и служится для укрепления передних концов дымогарных труб. Передняя решетка соединяется заклепочным швом с передним барабаном цилиндрической части котла.
Дымогарные трубы. Для отвода продуктов горения из опв вой коробки в дымовую коробку и далее в атмосферу, паровозный паровой котел снабжается дымогарными трубами, которые проходят через всю его цилиндрическую часть и укрепляю гея своими концами в передней и задней решетках.
Внутренняя поверхность труб омывается горячими гатями, а наружная - наполняющей котел водой. Для отвода газов было-бч, конечно, проще устроить одну широкую трубку прямо над гонкой, по тогда горючие газы из топки уходили оы в атмосферу слишком горячими, и мп не взяли-бы от них всего того тепла, которое они могут дать.
1ля гою. чюбы заставить продукты горения отдать возможно большую часть своего тепла находящейся в котле воде, их .ысчанляют проходить возможно длинный путь и соприкасаться с возможно большей поверхностью котла, омпн.-нмой воюй. ( оприкасаясь с этой поверхиосн.ю, газы О1ППЮ1 но в- свое тепло, обрапшнгг ее в пар и, вследствие
этого, сами охлаждаются настолько, что в дымовой коробке имеют темпера iypy только 300-500', тогда как в огневой коробке они имели температуру около 1200е.
Поверхность /пе.г чие/ш-и кош.ш. которые г o.tuoii с/норо/ы сопри ко си кипе я с оте.ч tt.it/ /орячичи /п.'о.чи. а с ip\/ни о.чы/ш-ются си ют. памитетсп ничгр-гичешью utupee.a конто. Поверхность нагрева когда состоит из поверхности нагрева топки и поверхности нагрева дымогарных ipvrt.
Поверхность нагрева дымогарных труб составляет около 0,8 всей поверхности нагрева котла и зависит от числа дымогарных труб и их длины. Чем больше число дымогарных груб и чем они длиннее, тем больше поверхность их пагрена и гем, следовательно, больше можно получить от котла пара.
Число дымогарных труб записи г от димметрл цилиндрической части когда и or расположения груб относительно друг друга. Длина же дымогарных труб делается такой, чтобы горячие газы идущие из гонки в дымовую коробку, могли отдать воде возможно Польше заключающейся в них теплоты. Однако, в конце дымогарных труб, веред передней решеткой температура газов уже становится слишком низкой и образование пара в этом месте далеко не столь значительно, как в топке и начале дымогарных труб, и поэтому чрезвычайное увеличение длины труб приносит мало пользы, но вместе с тем осложняет и удорожает конструкцию котла.
По данным профессора Воррисса длина дымогарных труб должна делаться равной 80—90 их наружных диаметров.
Число и длина труб в паровозах русских типов выражают следующими числами:
С е р и и Число дымогарных труб Нирул. диаметр тру«5 в м м Длина дымогарных ipyo и м/м
Сер. Ов. 1«2 51 4ЫЮ
Сер. Ц т 31 1660
Сер. Ш. 272 51 1375
('ер. А 192 51 4600
Сер. Г. 272 51 4375
Для того, чтобы пар мог свободно выделяться с поверхности труб, расстояние между трубами должно быть не меньше */« их диаметра и обыкновенно делается около
<>п
20 миллиметров. Впоследствии это расстояние несколько уменьшается, вследствие оседания на трубах накипи.
Расположение дымогарных труб. Существует три способа расположения дымогарных труб н решетке: горизоп-
Ч.-рг 3'1.
Черт. X.'i.
ФФФФ(3 ФФФФС ФФФФе фффф€
талытыми рядами (черт. 3Г), вертикальными рядами (черт. 35), н вертикальными и горизонтальными рядами (черт. 36),
Из этих 3-х способов второй способ на ю признать наиболее удобным, так как при нем выделение пузырьков пара из нижних слоев ноды ничем не стеснено, и имеется возможность очищать (прорезать) 1рубы. При третьем способе число дымогарных труб уменьшается почти на 10'* а, что. конечно, невыгодно, г. к. этим уменьшается поверхность нагрева ко гла.
В настоящее время для паровозов употребляются, главным образом, гладкие дымогарные трубы диаметром около 30 52 м/м. В новейших германских паровозах, имеющих минные дымогарные трубы, во избежание слишком большого трения газов о их стенки, -делаются диаметром до 57 м м Дымогарные грубы изготавливаются из мягкого желе ы высшего качества и принимаются, от заводов на весьма стртиих условиях. Вместо \потреблявшихся ранее груб, сверенных из железных листов, инне применяются, гливным образом, цельно тянутые 1|>убы. От употребления медных труб а рпшо нреч’ьнавшпхея некоторыми изобретателями ребристых груб, отказались вследствие дороювивны их и быстрою изнашивания.
Постановка труб. Для возможно лучшей пригонки концов дымогарных труб к решетке огневой коробки, трубы снабжаются медпын.и длиной 100 -125 мм или
медными колечки мн, надснаемыми или напаиваемыми на концы труб. В последнее время употребляются, главным образом, трубы с колечками, как более дешевые и вместе с тем работающие нисколько н< хуже труб с медными концами. Вместо надевания колечек па трубы, иногда колечки перед постановкой груб вставляются в отверстия решетки и укрепляются там развальцовкой. Иногда при этом в отверстиях решетки перед вставкой колец делается неглубокая нарезка.
В последнее время трубопрокатным заводам удалось достигнуть настолько удовлетворительных качеств железа для труб, что является надежда в будущем совершенно отказаться от употребления медных концов и колечек. Однако, пока произведенные опыты дают как в России, так и заграницей еще мало удовлетворительные результаты, так как трубы, поставленные без медной прокладки, легче дают течь в месте их укрепления в решетке.
При постановке дымогарных груб отверстия для них в решетке огневой коробки и в передней решетке делаются различными. Отверстия для труб в новой задней решетке делаются на Рн меньше диаметра труб, а самые трубы подсаживаются на такую-же величину. Делается это для того, чтобы иметь запас материала для развертки отверстий в решетке при последующей смене труб. Отверстия в передней решетке, наоборот, делаются на 1 а больше диаметра труб, чтобы легче было вынимать из котла покрытые накипью трубы при их смене.
Перед постановкой труб внутренние и наружные острые грани отверстий в решетке должны быть слегка закруглены, чтобы не происходило подрезания груб при их укршлении.
Согласно инструкции, применяемой па некоторых дорогах Америки, пригонка и постановка дымогарных труб делается следующим образом: медные колечки должны применяться только в огневой решетке, в псредней-же решетке труби должны укрепляться, как и па русских дорогах, без колечек.
Толщину колечек рекомендуется брать равной около 2—2,5 м/м., а длину—равной толщине решетки10 м м. Такне колечки американцы укрепляют в решетках не разннлыювкой, а особым прибором, называемым „прямым расширителем", изображенным на чертеже (37) и составленным из нескольких секторов с наружным очертанием, указанным на чертеже. внутрь которых входит конический стержень. При ударе пневматическим молотком по стержню расширителя — последний, подобно клипу, стремится войти между его секторами, равномерно ра щвнгая последние в сю-
1>оиы и передавая при помощи их давление молотка на конечно, которое под влиянием ударов плотно укрепляется в решетке. В месте * все секторы схвачены свободно надетым кольцом для того, чтобы они не рассыпались. Заплечик расширителя, плотно прилегающий к решетке, устроен таким образом, что не позволяет концу кольца, обращенному к oi-
Черт 37.
пеной коробке, доходит до поверхности решетки на м м При последующей развальцовке или раздаче труб, такое кольцо будет за-под-лицо с решеткой.
При такой постановке колечек концы труб ни длине /'» м'м должны быть обжаты до наружного диаметра на 1'/4 мм меньше, чем внутренний диаметр колечка. Вся ока-
лина и накипь с обжатых концов должна быть удалена. Концы труб к передней решетке должны быть но диаметру меньше отверстий в передней решетке не больше, как 11.1 1 м м.
Укрепление труб в огневой ре шоке. Hi русских железных доро-I.IX, вставленные в котел дымогарные трубы укрепляются в решетках путем разнальцованпя их концов сначала в передней, а потом в задней (огневой) решетке при помощи особой машинки, называемой ИЛЛГ цовкой.
Врльцовкн бывают винтовые и ударные. Устройство винтовой вальцовки таково (черт. 38): в корпус I 1 вальцовки ввернута на резбе втулка /•', оканчивающаяся головкой в ни и' гайки. Внутри втулки пропущено щ регепо Г. конец которого > in' щи коническим. При номощиза-Н-пчпка н шайбы /' веретено свя-
Чц|и" зх.
iiiiio <о пылкой /1 таким образом, что может вращаться
во втулке, но не может без нее перемещаться в про дольном направлении. В корпусе вальцовки помещены три ролика Л’. Вллыюнкз вставляется внутрь трубы. При вращении гайки Б веретено перемещается вместе со втулкой и. входя коническим концом между роликами, раздвигает их. как клином.в стороны и прижимает к внутренним стейкам трубы Вставив вальцовку на место, котельщик вращает воротком в< pen по II. и ролики, вращаясь по окружности гру Оы, начинают раскатывать трубу и уплотнять конец ее в решетке. Постепенно увеличивая нажатие роликов поворачн вапием гайки втулки, досгпгаюч желаемой степени развальцовки труби, при чем но обе стороны решетки получаются заплечики, способствующие более прочному укреплению труб. Кроме винтовых вальцовок употребляются также ударные вальцовки, у которых веретено перемещается не при помощи винте, а при помощи ударов молотка.
Практикой, однако, доказано, что вин говыс вальцовки лучше ударных вальцовок, так как употребление последних ведет к порче решетки и расстройству соседних труб от зна-
чительных ударов молотка.
Нельзя, впрочем, сказать, что и укрепление груб по
мощью винтовой вальцовки всегда выходит вполне безуко-
ризненным. Поэтому американцы при укреплении труб упот-
ребляют несколько других приемов. Трубы у них вставляются в огневую решетку при помоши особой тяги, при этом так, чтобы конец выхолил из решетки в топку па совершенно определ» иную величину—именпопа11,С> м/м. Выход трубы проверяется калибром (черт. 39). После установки гру б ы указа н ны м об ра зо м, труба л и ш ь слегка укрепляется в отверстии
решетки при помощи слабой вальцовки, а затем раздается и
укрепляется при помощи прямого цилиндрического расширителя (черт. -10).
Черт. 41».
После укрепления гельно раздаются при
прямым расширителем, трубы окончи помощи такого же 1>(илиим’шм1
pumetu <• tiyiHiniKti.u (черт. 41) под ударами пневматического молотка с длинным ходом поршня. Стержень этого расшири-1<-ля должен выдвига пхя до тех пор. пока труба не будет хорошо прижата к решетке. Эту операцию повторяют три рази, слегка поворачивая каждый раз расширитель. Раздавать груб должно производиться в следующем порядке: сна
чала два вертикальны* ряда от центра решетки до потолка, «нем те же ряды от центра вниз. После этого дна горизон-
тальных цен тральных ря да снач от центра (г.-е. крестом), и, на Расширители должны часто проверяться по шаблонам и отступление от устиновпенного размера в них не допускается.
.1 'Лреи.и'иие mpxitiiim нолннн н tni.it,-Httiiliii и Черничины нн<к!Не оено-гчншиьнн аре (ны.н if иг ri*4t\ ент.цы.н.
В Германии в последит «оды начали применять укрепленно труб в железных решетках помощью гонкой нарезки.
Посте развальцовки груб i
ла направо, а затем палево юнец, все остальные трубы.
альцовкой или раздачи их
американским расширите«ем, концы труб, выходящие из решетки в огневую коробку он пилится в вита1 бутиков. Сущее nivioi та приема он ибапня бурчнк<ш: ни t онрпнк) (черт. 42) и но t н/тннь ('icpi. 13). (hip.i ioi’jbih буртиков труб под
оправку требует меньше работы, по зато буртики, образованные под оправку, имеют тонкое и острое ребро и быстрее обгорают, тогда как буртики, образованные при помо-
щи указанного па черт. 13 инструмента, т.-е. под крючек —
имеют более правильные очертания и служат более исправно.
Американ ц ы и эту работу производят несколько иначе, именно: они. после -укрепления груб в решетке вышеуказанными приемами, сначала отгибают их концы помощью при бора, изображенного па черк 41, и пневматического молотка, а затем уже окончательно осаживают их
при помощи вышеуказанного крючка, при чем очень строго наблюдают, чтобы профиль рабочей поверхности крючка строго соответствовал калибру (черт. -15).
’lepi. i-i.
Концы дымогарных груб в передней решетке, т.-е. со стороны дымовой коробки, укрепляют при помощи вальцовки, при чем перед вальцовкой трубы рнздаются помощью конической оправки.
Каким бы образом не были укреплены дымогарные грубы в решетках, однако, при усиленной работе паровоза, после некоторого времени всегда начинается течь дымогарных труб в месте соединения их с решеткой, и их приходится подвальцовывать. От частой иодвальцовки труб сильно страдает решетка, которая расширяется, а ее огверствия теряют правильную форму. Расширение решетки передается на бли жавшие к решетке ряды связей, расстраивает их и вызывает течь.
Указанные обстоятельства, в связи с развитием мнеiиле повой и электрической сварки, дали мысль американцам применить эти приемы и для заварки дымогарных груб. Для этого обыкновенно дымогарные трубы устанавливаются и
укрепляются вышеописанным способом, а затем места соеди-|г пни груб с решеткой завариваются металлом. Как покипели опыты, заварка электрическим путем несколько удобнее и легче, чем заварка Кнслородно-ацетнленовым способом, пин обходится несколько дороже последней. Результаты за-ннркн труб оказались настолько хорошими, чго паровозы, рнныне доставлявшие массу хлопот, вследствие течи их труб, росло заварки их работали без всякой неисправности труб. Пооыце, по имеющимся данным, заваренные трубы без выемки п.ч решетки могуг исправно работать до 3-х лет, не требуя ремонта. Несомненно, этот способ должен быстро распространиться и в России с ее, местами, очень плохими вонами и плохим оборудованием линейных мастерских.
Дымовая коробка. Передняя часть котла, называемая дымовой коробкой, служит продолжением цилиндрической ча-III котла и телается одинакового с ней диаметра или не-КОЛЬКО бО 1ЫПСГ0.
В эту часть поступают из дымогарных груб продукты । рения, отдпвшие уже большую часть своей теплоты через гении котла и Дымогарных труб заключающейся в котле иоде. 1Ь дымовой коробки продукты трения поступают по цымовой трубе в атмосферу. В дымовой коробке паровоза помещаются также паровые трубы, подводящие свежий пар цилиндрам и отводящие отработанный пар из цилиндров, t также конус и сифон. При угольном отоплении в дымовой коробке помещаются еще приспособления для удержания искр, вылетающих из дымогарных груб, а в новейших паровозах, сверх того, и части перегревателя.
Дымовая коробим закрывается спереди дверцами. Форма дверец бывает различна, но в большинстве новых паровозов устраиваются одностворчатые дверцы, которые для • юлынеп прочности делаются выпуклыми. Дверцы дымовой коробки должны быть плотно припасованы к переднему ли-• ту дымовой коробки, чтобы во время работы паровоза в iHMonyin коробку по попала I атмосферный воздух и в ней по'нп ржпвалось нужное для образования тяги раз-р дженне.
Дымовая коробка телается обыкновенно из листового /келгза толщиной около И) миллиметров. Железо берется зна-чителиюи 1ОЛПППП1 потому, что, хотя стенки дымовой корочки и п< по твержены тачи тельному давлению, дымовая короок,I, кроме своего прямого назначения, служит такте еще и in нрикрсн иния когда к раме нарово.ы. Это со-iiiHeiine ирон лич пися оЛыкнош ппо при помощи 2-х рядов 1НЫП Л1.ПО lipin П.11П1ЫЧ болтов с глнкими II должно быть (Чгпь прочным । |я ппо, чтобы при нагревании котла не !ро||с\о in цо и him Mi'fir перемещения когда относительно СИМЫ, ЧТ»' МОГЛО 01.1 рщтгроить сое они IIIK* ll.iptHlpOBO 1.НЫХ
труб н даже оборван, эги грубы. В паровозах старых сипов это соединение производится при помощи заклепок.
Задняя опора котла. Кроме соединения котла с рамой наглухо у дымовой коробки, котел опирается на раму еще в задней своей части, у гонки, при помощи особых опор пых угольников (черт. 46), прикрепляемых к стенкам кожуха топки ввернутыми в котел шпильками. Так как котел при нагревании значительно удлиняется и вместе с тем наглухо укреплен в передней части, го происходящее, >свслед
‘b-pi. ii.i.
ствие расширепи. яудлииение котла передается назад, и опор ные угольники скользят по раме. Для того, чтобы это скол» жепие происходило легче, на опорные поверхности уголь пиков ставятся медные наделки или прокладки.
На лобовом листе котла ставится еще один угольник (язык), удерживающий котел на месте от сдвига в стороны при проходе паровоза по закруглениям.
Кроме опоры котле у дымовой коробки и у топки, иногда котел связывается с рамою еще в 1 или 2-х местах цилиндрической своей части при помощи дополнительных опор, образованных продолжением вверх поперечных скрепок рамы. Для мягкости этого соединения, между котлом и опорой прокладываются цинковые прокладки.
Дымовая труба. Для отвода отработанных горячих газов из дымовой коробки в атмосферу и для образования тяги в топке—на паровозах устраивается дымовая груба.
Тягл в трубах вообще происходит оттого, что внизу трубы, у поверхности земли, давление слоя воздуха больше, чем в более верхних слоях атмосферы, и потому воздух ста рае гея подняться вверх по трубе, чтобы уравнять давленш по обоим концам ее. Имени! в образовании тяги в топке и состоит назначение, как обыкновенных дымовых и фао ричпых труб, так и грубы паровоза. Конечно, чем груба выше, тем и тяга, доставляемая трубок», сильнее, но н« наро no.uu' ныснта трхо e/npoto oipmniHiiHin'titin установленным «/«•
•• 1Ы1Ы.У fHt-l-W/iov (.III (>'if]nii<llinir no ii;h.>K'ihh<i vfH-mtttttt. mtjhuuir uoto titbtllHlIllll.U".
Чымовые грубы паровозов делаются или чугунными или «слезными. Чугунная паровозная труби состоит из верхней части, которая имеет вид расширяющегося и вверх конуса, и нижней части фундамента или седалища, имеющей вид «опуса обратного первому; обе части соединяю гея при помощи бол гоп. В железных трубах верхняя часть делается нс •г чугуна, а из листового железа. Иногда чугунные грубы так же, как и железные, делаются цельными. Верхняя часть трубы делается конической потому, что опыты показали,что ионические труби лучше удаляют тали, чем цилиндри-тгскис.
Дымовые трубы паровозов с нефтяным отоплением снабжаются вверху плоской крышкой, поворачивающейся । шарнире и служащей тля закрывания грубы при потушенной форсунке, во избежание охлаждения гонки и дымо-арных груб котла наружным воздухом.
Грубы паровозов угольного отопления снабжаются ввер-искроуловн гельцыми приспособлениями для задерживания выбрасываемых из грубы тягой не сгоревших мелких уголь-ион, которые могут послужип> причиной пожара окружающих ж.-д. путь строений.
Гак как труба паровоза не высока, а тяга в паровозе требуется болтаная, то одной паровозной грубы для образования тяги в котле паровоза недостаточно и потому на паровою, кроме трубы, устанавливаются еще особые вспомо-Г|1 И'Лыи те приспособления для усиления тяги—именно конус । сифон.
Конус. встраиваемый для усиления тяги в топке пиро-пт та конус, как показывает само его название, представляет I ci >я конической формы наконечник, которым окннчива-дооя и Тимовой коробке трубы, отводящие из цилиндров Tip.iooimiiibiii пар. Эг«т прибор делается конической, сужи-|ihi<4hi iich кверху, формы для тою, чтобы пар выходил из >||»< ретин конуса с большей силой и скоростью и, захватывая ' собой по пути продукты грения, ин Н1ЧИВЛЛ разр< кепие в дымовой
Коцут проси iiniei о ви та изобра-•I- и и । черк же -17, но на современных n.ipniin. ах w । равняются конуса |||»ч С IO Ю1ЬИ II Де.1.|1 ГГЯ JTO ВОГ ь*Ч( му. 1! мл ion u.|Moitt>ii коробке, 1|*1| р,1ОО|1 конут'н. р.1 трежение про-
ibXii ini от птками, и конус, как |Щирн|, а и I кш горит yi |я подскакиваю г на колос-hu oiioh р< ин ।ь.« чтгч.1 тос Tin н\ ть болт е равномерной тяги,
Ч< pt. i7.
об'ем дымовых коробок стали делать гораздо больше, чем-раньше. Но если при большей дымовой коробке поставить конус вверху, то при работе паровоза он будет производить разрежение только в верхней части коробки, разрежение же внизу ее будет недостаточным, и нижние дымогарные грубы будут работать слабо. Если обратно поставить конус вниз, то такое же явление будет происходить с верхними трубами Чтобы избежать такого явления и по возможности уравнять разрежение во всех частях дымовой коробки, употребляется конус Адамса, у которого отверстие, через ко in
рое выходит отработанный пар, имеет вид кольца (черт. 4W) Выходящий пар захватывает с собой отработанные газы как находящиеся кругом парового кольца, так и внутри ко нуса. Для того, чтобы возможно большая часть газов попадала внутрь конуса и затем в трубу, к конусу приделывается снизу юбка из гонкого железа, которая называется патики-то.» и при помощи которой при верхнем конусе газы захватываются и из нижней части дымовой коробки.
Однако, конус, суживая сечение груб отводящих мятый нар, к‘М самым затрудняет работу машины и потому, при легкой работе паровоза, когда не надо особенно сильной горения топлива и, следовательно, сильной тяги, желательно, чтобы сечение конуса было возможно больше, чтобы иа| легче мог выходить из цилиндров. G этой целью устраивают конуса с переменным сечением, как указано, например, на чертеже 49. В этом конусе, поднимая или опуская помощи-, рычагов среднюю подвижную часть конуса (грушу), машинист может \ величивать или уменьшать тягу по своему желанию.
Проверка постановки трубы и конуса. 1 лнвним yc.iv-вием хорошего разрежения в дымовой коробке является правильность установки конуса и дымовой трубы, коюрн* должны строю соогветствова гь -ipyi другу. Поэтому, как при сборке, гак и при да 1ык-йшей работе паровоза, iicei 1
на to ооращать особенное внимание на правильность постановки указанных частей.
Проверка правильности установки трубы и конуса'прн <борке паровоза начинается с проверки установки трубы. Цля того, чтобы проверить правильность установки грубы, прежде всего устанавливают паровоз но уровню, т.-е. так,
Ч1ооы верхние кромки листов рамы были горизонтальны. Для этого кладут сначала линейку с уровнем па верхние кромки рамы июль нее, а ио-|ом поперек и выравнивают положение рамы при помощи чомкратов. Если уровень показывает, что линейка, положенная как в очном, так и в прутом направлении, совершенно горизонгальна, то значит и рама „стоит по уровню", а пшчпт по уровню стоит и ко-юл, неподвижно соединенный i рамой. Установив паровоз но уровню, приступают к проверке положения трубы, для чего в верхнем сечении ее, при помощи железного креста, укрепляют крепкую нитку с привязанным на конце ее гру-»ом; нитку берут такой длины, чтобы ее нижний конец вхо-
дил в отверстие конуса. Затем нитку устанавливают гак, чтобы она в верхнем сечении трупы находилась как рвзвцептре, т. е чтобы расстояние от нитки до кромки трубы во все 4 стороны было одинаково. Установив таким образом нитку. <могря г, какое положение она займет в нижнем сечении грубы. Для правильности установки трубы необходимо, чтобы шика проходила как раз через центр нижнего сечения iру-ои, 1.-е. чтобы расстояние от нитки до стенок трубы по всем I направлениям было одинаково. Если нитка не сов-пюшет с цен гром, го между фундаментом грубы и котлом (елани прокладку и побиваются того, чтобы труба стояла правильно, г. с. чтобы ось ее составляла с цилиндрической частью когда прямой утоп.
Установив правильно трубу, переходят к пронерке ко-нуг-1, положение которого проверяют по трубе. Конус уста-iiiiiuiiiiiaioi по гой же нитке таким образом, чтобы расстояние от нитки по краев конуса во все четыре стороны также онло < (inepiiieiiiH> один.।кош». Если з'го достигпу го, то тогда
ось требы л центр отверстия конуса бу ivr находиться на одной вертикальной линии. Однако, для правильности работы конуса, этою еще недостаточно: представьте себе, что конус при постановке несколько перекошен у основания, и хотя нитка проходит через центр его отверстия, но ось кону са не совпадает с осыо грубы forjo может оыи> такое по-дожепие, что расстояние от нитки до краев конуса во все четыре стороны одинаково, по когда конус начнет работать, то направление отработанного паря,выбрасываемого конусом, будет приходиться в одну сторону трубы, и тяга будет неправильной. Чтобы убежать этого, кроме проверки ефвпн-щпня центра отверстия конуса с осью груби, проверяют еще стоит-ли верхняя кромка конуса по уровню. Ес т ось конуса совпадает с осью грубы и верхняя кромка его гори-юнгальна (т. е. стоит по уровню), значит конус стоит правильно, и струя выходящего из пего пара будет как раз направляться по оси грубы.
Обыкновенно проверяют конус по трубе, а не наоборот, потому что ш реставить конус легче, чем переставлять трубу, и, кроме того, конус приходит в расстройство гораздо скорее, чем труба. Эго особенно часто замечается на тех паровозах, где конус установлен на длинной паронсходящей трубе, которая от высокой температуры всегда несколько коробцтоя и сдает в ту, или другую сторонv.
При ремонте паровоза в депо, если сущюгнует уверенность, что дымовая труба правильно установлена на когле, можно производны проверку конуса более упрощенным способом. Ддя этого в нижнем и верхнем конце трубы устана-впиваюгся жслипые крестовины с отверстиями в их центре, через который пропускаю! же ieшый тот ный стержень, заменяющий собой вышеописанную нитку. Стержень шляется такой длины, что проходит через всю трубх и оканчивается внутри конуса, где и снабжается особой изогнутой тапкой, вроде ножки циркуля или чертилки, погорая может передвигаться вниз и вверх но щсржию. Эту ланку опирают на один край конуса и, поворачивая ее в различные стороны, проверяют, правнльпо-ли огпоситчлыю стержня установлена верхняя кромка конуса: проверяя нутромером расстояние о г стержня до окружности конуса, уоежлаются, совпадзет-ли его центр с центром трубы. При такой проверке устраняется установки паровоз» но уровню, но зато ш получается полной уверенности. что стержень действительно проходит по центру грубы, так как га пли другая крестовина, попавши одним своим концом на забоину или слой нагара в врубе, может дать совершенно неправильное положение оси трубы. Поэтому, при установке такого прибора, па эго обстоятельство надо обратит!, особое внимание. О нспр шильноеги установки и работы конуса Можно судить по вы ктающемх из трубы
гягу в топке Когда я«
го для приспособлением, в трубу паровоза гягу в
или сифон трубку, по
Черт. 51.
гак как производит разряжение более
тыму. Нели вся масса вылетмкицего из трубы д ама олива • »Хва по окраске, то конус верен, если же с какой-либо стороны грубы вылетает более темный гым, то значит конус неправилен и сдвинут в ту сторону, где при вылете замочатся более темный |.ым.
Сифон. Конус работает, т. е. усиливает
паровоза, лишь при движении паровоза с паром, паровоз идет без пара или находится на стоянке, ’«сличения тяги пользуются другим именно „<ч1<1'ч>1и>.и", который направляет
грую свежего пара и гем усиливает разряжение и (ымовой коробке. Сифоны бывают двух типов: П]н-’дст<1вляет из себя просто загнутую вверху которой может бить lyiiicu свежий пар в руоу (черт. SO) и ш ке он имеет вид нус готелого кольни черт. 51), по окруж- • пости которого расположен ряд отверстий, для выхода пара.
Кольцени дный сифон является бо-iee употребительным, равномерно. Сифонное1 кольцо должно быть надежно укреп-1ено к трубе или к конусу скобками, г. к. иннче но время рабшгы кольце» сифона может перевернуться и сифон начинает луп. вниз, отчего тяга сразу уменьшается и при неф-1яном отоплении из топки начинает выбивать огонь через поддуваю. Кета.л сказать, такое же явление происходит и 1ом случае, есш крышка дымовой трубы в пути от сотрясения закроется.
Поддувало. Гог железный ящик, который помещается под огневой коробкой, называется зольником или поддува-.ом Поитувило укрепляется под топочной рамой при помощи ввернут! IX п раму шпилек, снабженных разводными чеками, lei и употребляются в этом месте потому, что постановка иесь гаек пыла бы псудоопа. гак как в атом месте при промывке ucei i.i бывае1 много воды, гайки быстро ржавеют, aropaioi, и при ремонте приходится бросать и гайку и шин п.ку, между гем как чеки работают вполне исправно, конечно. если они правильно Наготовлены и тщательно при-1 II 1НЫ.
11а.шлченис поддува 1.1 или зольника двоякое: с одной сгоронн, оно служит ящиком для удержания горячих уголь-кон и .юлы, пр.н к ikiib.'iioihhx чере* отверстия колосниковой
решетки, л с другой стороны, поддувало служит дли того, чтобы регулировать количество поступающего в топку воздуха. С этой целью в перечней и задней стенке поддувала устроены дверцы или клапаны, которые могут открываться или си, рыпаться при помощи рычагов, проведенных в будку машинис га.
Обыкновенно дверцы пи ь'увала по ширине состоят из 2-х или 3-к частей ддя того, чтобы дать большую возмож ность регулировал, приток воздуха.
Колосниковвя решетка. Над поддувалом или зольником в паровозах с угольным отоплением располагается колос-пиковая решетка, состоящая из нескольких рядов кпюсни лгм-.г которые представляют из себя чугуИные бруски вида указанного на черт. 52.. Колосники укладываются на попе
речных балках, в свою очередь опирающихся на особые кронштейны, укрепленные на шпильках, вв< рнугых в стенки топки. Для удобства очистки колосниковой решетки иногда средняя часть ее делается опуск ающейся вниз.
Кирпичная кладка пли арка. При нефтяном огон шнии колосников не ставится, но зато устраивается hit/iiiti-Hitht к.щ i/m u.tn tipmi, которая служит, во-пс рвых, для того, чтобы защитить стенки кртлв от слишюм высокий темп -рагуры нефтяною пламени и, во-вторых, чтобы поддержать более равномерную темпер ггуру в топке и придать боле* правильное направление пламени. С последней целью арча делается короче или длиннее, снабжается козырьком, поднимается выше или ниже и т. i Но надо всегда помнить, что с изменением формы арки надо быть очень осторожным, так как, например, если слишком сильно подрягь козырек арки, то пламя начнет у гарять в потолок топки и как самый потолвк, так и анкерные болты быстро приходят г негодное гь.
В выработанных б. Владикавказской дорогой типах арок им придаются приблизительно следующие размеры в миллиметрах (черт. '3)
h и 1 с
Серия Гп 111 800 1150 1650 НО
Л 750 900 1 150 ПО
„ '1к 800 900 'И И) ПО
, Дж 725 900 1200 110
.. о .400 900 900 но
II 825 1000 1300 по
X 850 1050 115U 110
Арки пли своды ставятся также и на паровозах с уголь ным отоплением, где приносят большую пользу, способс твуя
Черт. 53,
лучшему перемешиванию и сгоранию горючих газов. В но вейших американских и германских паровозах гоношиin свод укладывается на нескольких водяных трубах, находящихся в гонке и соединяющих переднюю и заднюю стенки пиши. Помимо опоры для свода, эти грубы способствуют увеличению парообразования котла.
Обшивка котла. Для предохранения котла от охлажчл ния наружным холодным воздухом и уменьшения непроизводительной потери ТСП.1О1Ы, цилиндрическая часть котла и его топка покрываются обшивкой. Обшивка ц-лается и-какого либо плохо проводящего тепло материала, например: дерева, войлока, азбесга, пробки и проч., который сверх\ прикрывается еще обшивкой из листового железа.
Пошивочные листы in» длине котла скрепляются шуру нами, а па их поперечные ешки кладутся железные или реже медит- ибручи, которые стягиваются под котлом натяжными болтами В Лолер ген ibix местностях иногда огра ничившо н я п<>1. i.iiioiiKoii о дной Железной пошивки без слон
изолирующего материале, так как слой воздуха между обшивкой и котлом уже сам по себе представляет хороший изолирующий материал.
Основные размеры когда. Ознакомившись с назначением и устройством отдельных частей котла, попытаемся вкратце уяснить себе те обстоятельства, от которых зависят главные размеры котла и каковы должны быть эти размеры для того, чтобы котел удовлетворял пред'являсмым к нему требованиям
Котел паровоза должен доставлять для его паровой машины такое КО1ИЧСС1ВО пари, чтооы его было достаточно при полном напряжении мощности- машины. Как мы увидим далее, об'ем пара, требуемого для работ машины, всегда возможно определить с достаточной точностью. Зная же об'ем пара нужного для машины, мы можем по таблице II, приведенной в главе I, определить вес этого пара, а зная вес пара, мы легко определим и то количество теплоты, г.е. число кдлорий, которое потребуется от топлива для образования этого пара из воды.
Правда, не все количество теплоты, доставляемое гоп-швом, идет на образование пара. Часть теплоты бесполезно улетучивав гея в атмосферу вместе с дымом, а часть ее теряется, вследствие охлаж тения котла наружным воздухом. Однако, многочисленными исследованиями паровозных котлов выяснено, какое количество поставляемой топливом теплоты может быть действительно использовано для нагревания волы и образования пара и какое количество теплоты пропадает бесполезно. Так. например, в котле быстроходного парово.ш из кале tbt.r 1<Н) с inulin пк плоты. которые может uimi, тонтиа, шальки Gf) е [intuit u.iem на полму, т.е. на обр-tMuunur пара. тушею t, .uitшину. Из остальных 10 единиц теплоты—23 единиц уходит вместе с тимом в тымовую трубу и около 10 единиц теряю 1ся и тюпке, вследствие неполного сгорания топлива, гак как часть его проваливается в поддувало, а гру। ая часть выносится в виде мелочи в дымовую коробку. Остальные 5 единиц теплоты улетучиваются, вследствие ох-1.1Жтения котла и его топки наружным воздухом. Таким образом. из 100 единиц теплоты расходуется с пользой только 60 единиц или 0.60 всей теплоты доставляемой топливом, I. е. 60°'о.
Отношение тою количества теплоты. которое может быть не тимина но г, нчшле но асе.чу колччеенму теплоты, и.и\чаелиис\ от топлива, ш. с. в нашей примере отношение O.fi па.шнаешси Ko.iifujiuuiieiirno.u na.ie.mmo .leitcmuun котла. КоэффицисТ полезного действия котла бывает разным для различных типов паровозов, так, для курьерских и пассажирских паровозов on колеблется от 0,6 до 0,7, а для товарных от 0,65 до 0,75 и лаже ю 0,78. Вообще же коэффициент полезного И’йствии котлн
М.1Ш1СТ гем больше, чем меньше скорость движения ПарО-ППЗа.
Но новейшим исследованиям, произведенным в 1918 году н Америке известным специалистом но топливу Е. Макау-лифом, установлено следующее распределение теплоты, получаемой от сгорания топлива в топке исправного паровом: теряется через поддувало ... . I процента.
„ вместе с продуктами горения .11
„ в виде несгорающих газов и сажи -1
„ в золе ... . . . 8
улетучивается путем лучеиспускания от парового и водяною пространства котла 5
Итого . 35
Из остальных 65’.о: уносится отработанным паром 52и/<-; к ряется при пользовании свистком, предохранительным клапаном и пр. арматурой ..... 6в-«
„ в наружных частях машины ...................1Р ч
и только (?’о теплоты используется в виде полезной рабо-П.1 в цилиндрах паровой машины.
Конечно, в отношении расходования тепла, полученною ил топлива, громадное значение имеет внимательное отношение к своим обязан костям со стороны паровозной бригады; напрасная потеря топлива в поддувале, пропуск пари ирма-lypoii, трубками и люками котла, неисправность паропроводов п золотников, отсутствие обшивки па цилиндрах, все ио немедленно вызывает изл пиний расход и потерю топлива, достигающих очень существенной величины. Каждая остановки поезда, не вызывлекитя необходимостью, дает по-lepio свыше 10 пудов угля.
Из вышеуказанного ясно, какое большое значение имеет исправное состояние обшивки котла, и понятно, почему железные дороги все больше и больше начинают заботиться об и.шиши и htiiuiii, г. е. о покрытии его стенок плохо провозящими тс пло материалами, вроде асбесги, дерева, инфузорной земли и г. п.
Таким образом, i.nt-.i количество теплоты, необходимое для обра ювания н ipa, требующегося для Мишины в течение часа, и разделяя его m коэффициент полезного действия ког'Ь'1, мы можем получить то полное количество теплоты, которое должно поставлять в течение часа сжишемое в гонке ТОПЛИВО, а шад теплотворную способность топлива, мы, . •п’дон.пгльно, можем определить и го, сколько именно гоп лива паю израсходовать для котла в течение часа.
Определив колпч‘4 inn топлива, которое должно сгорать н п ч1 пне ча< а на Колесниковой решетке, и зная из опыта ту толшниу । ши чайного гоплнвн. при которой горение проис-miii.hi ii.ni.iy чтим опраюм, мы .ич ко определим п нужную
площадь колосниковой решетки, которая является одним из главных размеров, служащих для определения размеров котла.
Опытными данными выяснено, что для обыкновенных углей наивыгоднейшая толщина слоя топлива колебется от 300 до 500 мм.
Различные виды топлива для паровозов, употребляемые на дорогах С.С.С.Р, поданным профессора Кирша, обла дают следу ю щи м и свойствами:
Средняя 11О1С31ЩЯ теплогворпня способность Вес I куб. метра в килограммах
Дрова . . 3150 570
Рядовой Донецк уголь . (>440 800
Антрацит рядовой . . . 6630 800
Нефтяные остатки . . 10000 900
Действительная температура в поясе горения в среднем получается равной: для дров около 1100'* Цельсия, для каменного угля 1 100"—1300’, антрацита—1300"— 1400° и нефтяных остатков до 1600’. Температура горения около задней решетки обычно бывает около 800 1000", а при выходе из тымогарных труб в дымовую коробку около 300—500° в зависимости от ДЛИНЫ КОТЛА и силы действия конуса.
Количество топлива, сгорающего в час на 1 квадратном метре решетки иди нишеисштигть юрсция кере ун м бычпет /пита:
дрова уголь аптрац. । нефть
у нассажирск. паровозов у товарных
500-650 400-500 150-200 500-600 450-600 до 400 100-150 до 500 килогр. | килогр. килогр. килогр.
Геми же опытными данными установлено и количество пара, которое может доставить I килограмм топлива.
Так, в зависимости от типа паровоза и коэффициента по-дезного действия его котла.
килогр. дров при сгорании доставл. от 2,2 до 3 килогр. пара „ ,, „ „ 4,2 „ 5,8 „
>• литр. „ „ 5,1 „ 7.2 „
„ мазута „ „ „ „ 7,3 „10 2 „
Надо, однако, заметить, что расчет необходимой площа дп колосниковой решетки обыкновенно производят по выше указанным путем, а на основании выработанного уже нрак
iiiioiH отношения mi жду величиной колосниковой решетки и । к ни- рхностыо нагрева котла или даже прямо на основании выработанного практикой отношения площади колосниковой решетки (в метрах) к мощности паровой машины паровоза, 14НИОЙ в лошадиных силах. Эти отношении выражаются . к дующими цифрами:
1) при каменном угле колосниковая решетка делается . 1 I
р пшой: для пассажирских паровозов ог^ до поверхности м it рева котла, для товарных паровозом otJ^ до ,о поверхности нагрев.!.
2) При антраците это отношение делается ранным от I I
Д' '° М).
Пели же площадь колосниковой решетки определяется в 1Л11ИГИМОСГИ от наибольшего числа лошадиных сил, разпи-1и1емых машиной паровоза, го (.для котлов с давлением в 12 нмосфер) на основании данных практики принимают, что площадь колосниковой решетки, выраженная в квадратных «страх, должна быть равна:
для паровозов простого действия от числа лоша-1ИПЫХ сил, развиваемых паровой машиной паровоза;
для паровозов компау нд 2-х цилиндровых о~0 от числа юшядиных сил;
ыя паровозов компаунд 4-х цилиндровых от числа
пнпадиных сил и для паровозов с перегревателями от !»шсл.1 лошадиных сил.
11то касается определения размеров покгр^шн^ин нтревч, ынорые надо придать котлу для того, чтопы он мог доста Ltui 1 ь нужное для паровой машины паровоза количество пара, ill» в этом случае также обыкновенно пользуются опытными 1.Н1ПЫМИ, полученными при многочисленных исследованиях 1р.|'юты паровозов при различных условиях.
Опытами было установлено, что количество килогр. пара, шойучаемое с 1 квалр. метра поверхности нагрева котла, или ink называемая uitiiiviiruitmnuiii, iiiti>M>6/>a.n>imiui/t для различных |'"'|"в ।он шва выражается следующими цифрами:
Для трон . пт 26 до 15 килогр. пара с 1 кв. метра
„ камеи, угля „ 30 . 60 „ v г я я
« ап гранита „ 50 „ 75 ,, „ „ „ ,, „
»» *|мн " - «() , - ,.. „
Мешание цифры относятся к товарным паровозам, боль-miu к пассажирским пировозам, или вернее к меньшим скорое dim и к большим скоростям ко га паровозов.
Теми >we опытами установлена и зависимость между поверхностью нагрева котла и числом лопидиных сил, разни ваемых паровой машиной паровоза, именно: поверхность нагрева (в квадрагн. метрах) пассажирских паровозов, при различных скоростях движения, додж пн бы п> равна от J до Г | числа развиваемых паровозом лошадиных сил; для пассаж.
1 ।
паровозов системы компаунд - отл -до ? j числа лот. сил; для ' 1 I
товарн. паровоз, простого действия—от^до числа лош сил и для товарн. паровоз. системы компаунд от до ,! числа лош. сил. развиваемых паровой машиной паровоза.
Для паровозов с перегревателями поверхность нагрев»! требуется мешаная именно:
1 1
дли пасс, паровоз, простого действ, от ? до g чис. лошад. си.
о 1 1
,, .. компаунд 2-х цилиндр до.. о . „
I I .о
4 11
п п w п 4 X н *' 1 8* 13 ** ’* ”
„ товарных простого действия „ до * „ „
0.4 0.2
" " компаунд . . ибб п,°8б ” 71
Из приведенных данных можно усмотрен», что паропро изнодителыгость поверхности нагрева или интенсивность, парообразования паровозного котла нс остается одинаковой при разных условиях, а изменяйся.
Именно, опа увеличивается с увеличением скорости дни женин паровоза, т. е. с увеличением числ i оборотов он колес, а следовательно,—и числа ходов поршней в его ци липдрнх. Происходит это потому, что вследствие увеличения числа ходов поршней увеличивается число выходов пара в конус, а следовательно и действие конуса. Благодаря усиленному действию конуса тяга в топке увеличивается, и сгорание топлива происходит энергичнее, отчего, конечно, усиливается и парообразование.
Так как, однако, вместе с увеличением скорости ходи паровоз* увеличивается и расход пара его машины, го, несмотря па происходящее ври этом более усиленное парообразование. оно все же не поспевает за увеличением рвсхода пара и, при слишком большой скорости хода паровоза, приготовляемого котлом пара начиняет нс хватать, т. е. мош ность котла становится недостаточной, и машинист, как го ворится, „выбивается из пару".
Поэтому, мощность котла или иатлчкал сила /и ши парово за играет очень большое значение в работе паровоза, па-jMiDHe с мощностью или сплои тяги сто паровой машины в
НО
силой сцепления его колес с рельсами. При определенной скорости, паровоз может развить только определенную силу тяги и большей силы тяти, чем позволяет его котел, он развить не может.
На чертеже 54 ) для пояснения сказанного, указана кривая I. В., показывающая как изменяется котловая сила тяги нормального 4-х ос-ного паровоза при интенсивности парообразования равной 20 килогр. с 1 кв. метра в зависимости от скорости его движения. По горизонтальной линии ОБ отложены различные скорости хода паровоза, а по вертикальной линии ОТ сила тяги паровоза на ободе колеса. Если взять на линии ОБ какую либо точку Г, соот ветствующую, например, скорости в 10 килом, в час, и провести от нее вертикальную линию до пересечения с кривой
4В, а из этой точки провести горизонтальную линию до пресечения с ОТ, то мы получим силу тяги равную около 7300 килограммов. При скорости же паровоза равной 20 килом, возможная по котлу сила гиги будет только 3800 килограм мои. Этим и об'яспяется го обстоятельство, что, например, с поездом известного веса мы можем ехать на под‘ем только с опре деленной скоростью. Если же мы превысим эту скорость, то сейчас же начнем выбиваться из пара и, в кон це концов, остановимся.
') Цифры n.i кривых означают степень фпрсироики котла; крип ш (' есть oipiiHvieiiiic по сцеплению при кочфф. сцеплении ид ободе 4 R 1 а крн-iuiit И по Hii'iiiii.ip.iM при отсечке К1 -0,7.
ГЛАВА IVA
Устройство перегревателей.
При рассмотрении в главе I свойств водяного пари мы узнали, что если нагревать насыщенный пар выше той тем перитуры, при которой он образовался, и при том производить нагревание пара при непременном внн\шетнин тды в гом сосуде, где находится пар, то насыщенный пар обращается в нерегрелигн пар, котор! гй обладает многими цепными свойствами.
Так, перегретый пар не обращается, при охлаждении, в воду до тех пор, пока он не охладится до гой температуры, которую имеет насыщенный пар того же давления. Поэтому, при применении перегретого пара в паровой машине, мы можем перегреть пар настолько, что он будет охлаждаться до температуры насыщенного пара только после того, как совершит в цилиндре паровой машины всю нужную работу, и, значит, во время работы пара в цилиндре конде-сации происходить не будет. Таким образом, при применении перегретого пара, мы сберегаем го количество пара, которое при насыщенном паре бесполезно расходовалось на конденсацию в цилиндре, а вместе с тем сберегаем и топ ливо и воду.
Далее мы «наем, что плотность перегретого паря меньше плотности насыщенного пара и при о 1ннм и том же jfie.ieiiuu об'ем весовой единицы, например, одного килограмма перегретого пара будет больше об'ема гой же весовой единицы пара насыщенного; заполняя цилиндры двух одинаковых паровых машин у одной -перегретым паром, а у другой насыщенным паром одинакового давления, мы получим и в цилиндрах одинаковое давление и,значит, одинаковую работу, но для первой машины мы для этой работы затратим по весу меньшее количество пара, а следовательно, и мень ше топлива и воды, а для второй машины затратим их больше.
Из двух одинаковых по размеру паровозных котлов—одного приготовляющего перегретый пар, а другого приготовляющего насыщенный пар. работоспособность или мощность первого котла будет больше, и, следовательно, излишек его мощности может быть употреблен на увеличение скорости поезда или увеличение состава поезда. Если же от первого парового котла требуется та же самая мощность, что и оз второго, то он может бы гь сделан меньшего размера и зна чит обойдется дешевле.
Кроме того, как увидим в дальнейшем, перегретый пар имеет и много других ценных преимуществ по сравнению с насыщенным Все эти преимущества и вызнали с голь бы
-строе распространение применения перегретого пара в технике вообще и в частности в паровозной технике, и в нестоящее время огромное большинство вновь строющихся поездных паровозов обязательно снабжаются приспособлениями для перегрева пара.
Такие приспособления, которые. хешраишпошел \ пироны г кошлон нароеи.ии: для ижи. чтобы ирее.рашишь насыщенный imp ’ перед pent nil, нилываютен нере^ренашелнми.
Типы перегревателей. В свое время было предложено много конструкций перегревателей для паровозов, которые • шнисимосши ош ил- усшронетна полено рал te ninth на три типа:
1). Ilqieipemimeott, которые устраиваются « дымочви
hupofiKc парочоза или. так /шлыкаемые, камерные nepeipatutmejtt.
2). Пере/ре шипели. которые устанавливаются « цилин-лричеенон части нашла, пользуясь для перегрева дымогарными трубами и
3), Ilepetpefiame.iu, устраиваемые в (ычошрны.с трубил-v чслнчснипю птмешра.
Иере/ренашели t-to типа. Устройство перегревателей, помещаемых в дымовой коробке, состоит в том, что обыкновенные паровые трубы, которые проводят пар от крестовины регуляторной трубы к цилиндрам, заменяются целой сетью трубок малого диаметра, по которым идет пар. Для лучшего перегрева пара, трубкам дают возможно большую длину. В перегрева геле системы Шмидта, вместо части нижних дымогарных груб, устроена большая жаровая труба, посредством которой часть газон из топки направляется прямо на трубки nepei рева геля.
Есть еще камерный перегреватель, который помещается в дымовой трубе паровоза, где расположена целая сеть мелких трубок, по которым идет пар.
Перегреватели первого типа вообще не получили широкого распространения и поэтому и отношении их можно ограничиться лишь вышесказанным.
Строители nepcipeuume.u'it 2-ю типа вполне правильно рассуждали таким образом: если при перегретом паре можно избежать конденсации, то расход воды будет меньше, следовательно, и размер водяного пространства можно взять также меньше, и, значит, часть его можно использовать для устройства перегревателя.
Основываясь на таких соображениях, был построен перегреватель Пилока (черт. 56). Устройство его таково; посередине цилиндрической части был установлен железный клеванный ящик, сквозь который проходят все дымогарные грубы, которые в обоих стенках этого ящика тщательно развальцованы; паровой колпак по высоте разделен на 2 •мсти. Насыщенный пар из нижней части колпака по трубке но шопится в ящик перегревателя, перегревается там.со-
прикасаясь с горячими дымогарными трубами, и по другой трубе отводится в верхнюю часть колпака, где помещается регуляторная головка. Для лучшего перегрева пара ящик разделен несколькими перегородками, чтобы пар делал в камере больший путь. Этот перегреватель установлен до регуляторной головки и, следовательно, при начале работы паровой машины паровоза, в его котле уже имеется запас перегретого пара, что очень важно в отношении уменьшения конденсации. Большим недостатком перегревателя этого типа является то, что трубы приходится развальцовывать в двух промежуточных решетках ящика, и так как этот
Черт. 56.
Черт. 57.
гок. вероятно, послужил причиной того, что перегреватели Нмлока не получили большого распространения.
Н nif>cipr( ni/iejc Jony минскою, которым были снабжены несколько паровозов бывш. Владикавказской дороги,вместото-ю. чтобы устанавливать ящик перегревателя посредине цилин-•рической части, его установили в передней части котла, вос-п<> >н. urn лвшись, как одной стенкой ящика, передней решеткой, грош ни» лого кере! ревателя указано па черт. 56 и 57.
н»
Внутри цилиндрической части котла на расстоянии 984 м'м. от передней решетки котла поставлена 3-я промежуточная железная решетка. Дымогарные трубы состоят из 2-х частей и своими концами входят в перемежуточную решетку, в которой и развальцовываются тщательным образом, также, как и в обоих других решетках. Пространство между промежуточной и передней решеткой представляет собою камеру, куда поступает из котла сырой пар и где он, соприкасаясь с нагретыми дымогарными трубами, перегревается.
Для того, чтобы пар, поступающий в камеру перегревателя, лучше перемешивался и, проходя возможно больший путь в соприкосновении с нагретыми дымогарными трубами, более перегревался, в камере устроены для направления пара дополнительные перегородки из более тонкого железа. Пар из сухопарника поступает по трубе в переднюю часть перегревательной камеры и затем, омывая дымогарные трубы, делает четыре оборота между дополнительными перегородками, после чего поднимается в верхнюю часть камеры, откуда через регуляторный клапан и паропроводную трубу идет в цилиндры.
При заправке паровоза ящик перегревателя при помощи крана заполняется водою из котла, а перед приведением паровоза в работу эта вода через другой кран выпускается наружу.
Перегрев пара, достигаемый этим перегревателем, сравнительно умеренный, но при установке его все же удается уменьшить расход топлива на 5-—6 и даже на 8°/о. Так как при этом перегреватель прост по конструкции и, не требуя почти никаких переделок, стоит дешево, то он и является безусловно полезным и при хорошем уходе за ним должен бы давать хорошие результаты.
Однако, весьма серьезным недостатком и этого перегревателя являлась затруднительность наблюдения за состоянием развальцовки труб в промежуточной решетке и трудность исправления течи дымогарных труб в этой решетке. Благодаря отсутствию доступа к этому месту, определить точно, какая именно труба давала течь, и устранять эту течь представляется совершенно невозможным и приходилось вальцевать всю решетку, что, конечно, в конце концов, еще больше расстраивало трубы. Вследствие этого недостатка перегреватель системы Лопушинского не получил распространения и был снят с паровозов.
Перегреватель 3-ю типа. Наиболее распространенным типом перегревателей являются перегреватели 3-го типа. Все перегреватели этого типа имеют, вообще, такое устройство (черт. 56): регуляторная труба паровоза заканчивается в дымовой коробке особого вида камерой, разделенной по длине перегородкой на две части. Одна часть коробки сооб
щается с регуляторной трубой, а другая —с паровыми трубами, ведущими пар в цилиндры. Обе части этой камеры ие имеют непосредственного сообщения, а соединяются при помощи целой сети длинных, но тонких труб, по которым и проходит пар из одной части камеры в другую. Каждая из трубок образует один элемент перегревателя, который помещается внутри одной из дымогарных труб увеличенного диаметра, называемых жаровыми трубами.
Соприкасаясь с горячими газами, проходящими по жаровым трубам, элементы, благодаря своей длине, получают от газов большое количество теплоты и передают ее заключающемуся внутри их насыщенному пару, который при этом перегревается.
Перегрев пара в перегревателях этого типа начинается только с открытием регулятора и при том не сразу, а постепенно. Поэтому, в начале работы паровой машины в цилиндры все же поступает сырой пар, дающий много конденсационной воды. Это продолжается до тех пор, пока все части перегревателя как следует не прогреются. По этой причине паровозы с такими перегревателями неудобны для обслуживания поездов с частыми и продолжительными остановками, во время которых перегрева пара не происходит и в трубках скопляется конденсационная вода.
На чертеже 58 изображен перегреватель Шмидта, получивший из числа перегревателей 3-го типа наибольшее распространение и при том вполне по заслугам. Как видно из чертежа, каждый из его элементов образуется из 4-х трубок, соединенных при помощи особых угольников в один непрерывный канал. Одним концом каждый элемент при помощи фланцев и особых прокладочных колец соединяется с одной частью камеры Я, затем он проходит в жаровую трубку, образует там 2 петли и, выходя из жаровой трубы, присоединяется другим концом к другой части камеры В.
Насыщенный пар из котла поступает в первую часть камеры, разделяется по всем трубкам, образующим элемент перегревателя, проходит по трубкам, делая четыре оборота внутри жаровой трубы, и затем уже в виде перегретого пара возвращается во вторую часть камеры перегревателя, откуда и и i.er в цилиндры.
Соединение концов трубок перегревателей, находящихся в жаровых трубах, производится при помощи стальных ли-н.1\ колпачков, в которые ввинчены на резьбе концы трубок (черт. 59). В последнее время соединение трубок произво-1ИГСЯ без таких колпачков, а утолщенные осаживаньем концы ipyo загибаются и надлежащим образом пригоняются друг » ipyry, после чего поверхности соприкосновения их не-• ко и,ко скашиваются (черт. 60) и спаиваются расплавленным
Черт. 5К.
железом при помощи ацетиленово-кислородного пламени (способ Годжара).
Укрепление в решетках котла жаровых труб, конечно,
является делом более трудным, ных дымогарных труб и потому, во избежание течи этих труб, па концы их надеваются медные кольца, а в решетке делаются капавки, которые при вальцовке труб плотно заполняются медью (черт. 61).
Американцы при укреплении жаровых труб употребляют приемы и приспособления, подобные указанным выше для обыкновенных дымогарных труб. При этом, в отношении жаровых труб они считают особенно
чем укрепление обыкновен-
Чорт. 59.
выгодным и полезным применение сварки концов труб с решеткой, электрическим способом.
Так как действительно борьба с течью жаровых труб является еще более трудной, чем борьба с течью обыкновенных дымогарных труб, то способ заварки концов жаровых труб металлом должен несомненно дать наиболее действительные результаты, и надо думать, что этот способ i коро войдет во всеобщее употребление.
11рн следовании паровоза с закрытым регулятором внутри цементов пара не бывает. Для того, чтобы трубки элемен-
тов при этом не перегорали, часть дымовой коробки, где находятся концы жаровых труб, камера перегревателя и соединение с ней элементов перегревателя, заключена в железный кожух. Кожух снабжен в передней части особыми двер-
Черт. 61.
цами или клапанами, которые автоматически закрываются при закрытии регулятора и прекращают тягу горячих газов через жаровые трубы, а следовательно. и излишнее нагревание элементов перегревателя.
Клапаны приводятся в действие автоматически при помощи особого прибора, помещаемого на дымовой коробке паровоза, устройство которого показано на черт. 62.
Прибор представляет собой небольшой цилиндр с движущимся внутри его поршнем. При открытии регулятора пар из паропроводной трубы проходит по трубочке а под
поршень б и заставляет его выйти из цилиндра и выдвинуть стержень в, который при этом приводит в движение рычажную систему, открывающую заслонки. Пока регулятор открыт, пар давит на поршень и заслонки держатся открытыми, но
как только регулятор закроется, давление пара прекращается и заслонки с помощью простого противовеса сами собой закрываются.
Для того, чтобы машинист мог регулировать по жела нию величину открытия заслонок, стержень « устроен таким образом, что при помощи маховичка находящегося в будке машиниста, он может ввинчиваться более или менее в тело поршенька б, в зависимости от чего имеющийся на стержне заплечик > удаляется или приближается к вилке рычага i и передвигает всю систему рычагов на большую или мень
шую величину
•ю
В последнее время, впрочем, за границей начали отказываться от устройства указанных клапанов (заслонок) и, например, новые паровозы Э прибыли из Германии без них.
Единственный недостаток во всех других отношениях превосходного пароперегревателя Шмидта заключается в применении жаровых труб, небольшое количество которых, при их значительном диаметре, сильно уменьшает площадь нагрева котла. Развальцовка труб и их ремонт сравнительно сложнее, чем обыкновенных дымогарных (труб, а перегрев начинается только через известное время после троганья с
Черт. 62.
места. Указанный недостаток не допускает применения этой системы пароперегревателя в танковых паровозах, узкоколейных и паровозах, предназначенных для маневров.
Эти недостатки ныне избегаются расположением элемен-1ов перегревателя не в жаровых, а в дымогарных трубах, при чем трубки элементов пароперегревателя вводятся почти но все дымогорные трубы. Паровые камеры, которые при перегревателе в жаровых трубах находятся в одной отливке и расположены в горизонтальном положении, вверху у передней трубной решетки, при пароперегревателе в дымогарных трубах—установлены в том же месте, но отдельно и в вертикальном положении. Расположение паровых камер бывает различно и делается или по одной камере для насыщенного и перегретого пара с каждой стороны, или делается одна камера для насыщенного пара в середине, а камеры । in перегретого пара по бокам. Т. к. в дымогарных трубах, к виду их малого диаметра, не могут поместиться паропере-гревательные элементы обычного типа, состоящего из 2-х neieai. грубой, го для каждого из элементов используются после ion.! гелию две дымогарных трубы, в каждой из которых помещается по одной петле элемента. Благодаря такомх yeiponcrny пароперегреватель в плмогарпых трубах в co
стоянии использовать для перегрева почти все топочные газы, а при остановке пет надобности выключать перегреватель, так как сильно нагретые топочные газы в многочисленных дымогарных трубах небольшого диаметра охлаждаются больше, чем в широких жаровых трубах. Поэтому, пароперегреватель в дымогарных трубах более пригоден для малых и узкоколейных паровозов, хотя с таким же успехом применяется и в тяжелых паровозах для нормальной колеи. Единственным неудобством пароперегревателя в дымогарных трубах является многочисленность пароперегревательных элементов, затрудняющая надзор за ними, но зато конструкция их соединений с паровыми камерами получается гораздо проще и меньше подвержена расстройству. Дымогарные трубы для таких перегревателей берутся несколько большего диаметра, именно до 54—57 и даже до 64 м м, трубки элементов, наоборот, имеют диаметр около 20 м/м.
Значительное распространение перегревателя Шмидта вызвало не мало видоизменений его, при чем эти изменения сводятся, главным образом, к изменению конструкции элементов перегревателя и других его частей. Из этих видоизмене-
Черт. 63,
ний рассмотрим конструкции перегревателей Ноткина и инж Фармаковского, которые имеют некоторое применение в СССР.
В перегревателе Наткина элементы перегревателя состоят из двух трубок, вложенных одна в другую (черт. 63).
Наружная трубка диаметром около 75 м/м снабжена внутренними ребрами ( так называемая трубка Серва); внутрь ее плотно вставляется гладкая трубка диаметром около 35 м'м, которая немного не доходит до конца наружной.
На конец наружной трубки надевается стальной кол пачек. Передние концы наружных и внутренних трубок ввертываются в собирательную камеру.
Пар из собирательной камеры проходит сначала по на ружным каналам, образованным ребрами трубки Серва и, перегреваясь, возвращается по внутреннему каналу.
Вследствие сложности устройства камер и элементов перегревателя, быстрого сгорания стальных колпачков и выяснившейся невозможности достигнуть значительного перегрева при помощи ребристых трубок Серва, перегреватель Ноткина не получил значительного распространения.
В шрареватпеле инж. Фармановсною элементы состоят из 3-х трубок, образующих 2 кольцевых канала, по которым проходит пар (черт. 64).
Газы омывают элементы перегревателя как внутри, так и снаружи.
Соединение концов наружной и внутренней трубы каждого элемента производится при помощи чугунного наконечника. Наконечники эти так же, как и в перегревателе Ноткина, сильно перегреваются и перегорают, а потому и
Черт. 6i.
♦та конструкция также обладает серьезным недостатком, вызывающим парение элементов в месте установки наконечника.
Однако, самая мысль разделить перегреваемый пар на-тонкие слои, омываемые с двух сторон газами, заслуживает большего внимания, так как при этом, несомненно, пере-। рев лара должен происходить легче и интенсивнее.
Пирометры. Для того, чтобы машинист в любой момент мог знать—какую температуру имеет перегретый пар в котле «го паровоза, и чтобы он мог при помощи заслонок правильно регулировать эту температуру, паровозы с перегревателями снабжаются особыми термометрами, могущими измерять высокие температуры. Такие термометры для высоких температур называются пирометрами и устанавливаются на «Плотниковых ящиках цилиндров у места подхода свежего пара.
Кроме прямого своего назначения—указывать температуру перегретою паря—пирометр вместе с манометром дает возможность машинисту следить и за правильностью работы его котла
Если горение топлива в огневой коробке становится не правильным и температура в топке делается ниже, чем нужно, вследствие неправильного расположения угля или попадания излишка холодного воздуха, то температура перегретого пара понижается, что немедленно и покажет стрелка пирометра.
Если котел почему либо „бросит воду**, т. е. вода из котла попадет в регуляторную головку и далее в перегреватель, то от присутствия воды в перегревателе перегретый пар превращается в насыщенный и его температура быстро падает. Это явление тотчас и отмечается пирометром.
Пирометры имеют различное устройство и делаются ртутные, гидравлические и термоэлектрические.
Ртутные пирометры, самые старые по времени их появления, представляют из себя подобие ртутного термометра и состоят из длинной, гибкой, но прочной трубки, с резервуаром на одном ее конце и с коробкой с пустотелой пружиной и стрелкой, как у манометра, на другом конце. Под влиянием высокой температуры перегретого пара об‘ем ртути в резервуаре увеличивается и давление в приборе повышается. Вследствие этого, как в обыкновенном манометре, пустотелая пружина под влиянием давления стремится выпрямиться и соединенная с ней стрелка перемещается по циферблату и указывает имеющуюся температуру перегрева. Недостаток ртутных пирометров заключается в том, что длинная тонкая трубка, протянутая вдоль всего котла, легко охлаждается, и в зависимости от состояния погоды, пирометр дает неточные показания.
Поэтому, вместо ртутных пирометров стали изготовлять пирометры т ipae.tii'teeiiite, в которых ртуть заменена особой жидкостью. Гидравлические пирометры имеют в общем такое же устройство, как и ртутные пирометры, по свободны от их недостатков.
Термоэлектрические пирометры основаны на том явлении, что если спаять между собой концы 2-х кусков различных металлов, а другие концы этих кусков соединить проволокой, то при нагревании места спайки по проволоке начинает проходить электрический ток. Чем выше будет температура нагревания места спайки, тем напряженнее будет электрический ток, проходящий по проводу. Напряженность электрического тока измеряется особым прибором, называемым шлъванометром, показывающим при помощи стрелки на циферблате напряженность тока в проводе.
По этой схеме и устраиваются термоэлектрические пирометры, у которых два спаянных куска металла помещаются в золотниковую коробку, а провод идет к гальвано метру в будку машиниста. На циферблат гальванометра, вместо цифр, указывающих напряженность электрического тока
при различных температурах нагрева места спайки, наносятся цифры, указывающие непосредственно самые температуры нагрева места спайки—именно и определяющие собой ту температуру, которую имеет перегретый пар.*)
Г Л А В А V.
Главнейшие повреждения, наблюдающиеся в паровозных паровых котлах, и их устранение.
В зависимости от качеств питательной воды и качества материала, употребленного на постройку котла, а также вследствие неправильностей конструкции и ухода за паровозными котлами, в них наблюдаются различные более или менее серьезные повреждения, которые можно разделить приблизительно на следующие виды: 1) расстройство и течь швов когда, 2) раз‘едины в листах котла, происходящие от действия растворенных в воде солей, 3) трещины, надрывы и выпучины в листах котла, особенно во всех 3-х листах гонки, происходящие от плохого качества материала, от недостатков конструкции котла, условий его работы и качеств питательной воды, 4) специальные порчи решетки котла, происходящие от тех же причин, 5) расстройство дымогарных «руб, связей и анкерных болтов.
Порчи швов котла. Одним из главнейших условий правильной работы котла является надлежащая плотность со-( хинения заклепочных швов котла, так как при отсутствии достаточной плотности в швах котла появляется течь и парение, которые, не будучи немедленно устранены, ведут к ржавлению и раз'еданию материала котла в этом месте и в ыльнейшем к совершенной порче листов котла. Надо заме-тть, что при клепке котла листы между заклепками не прилегают достаточно плотно один к другом},а кромки листов,
Черт. 65.
t хваченных заклепками, несколько отстают от листов с ко-к>рыми (ши соединяются и образуют более или менее значительную щель (черт. 65). Поэтому, после склепывания листов
) Подробнее о пирометрах см книгу инж. 11овова—„Перс гретый пар к иipono пи".
котла, швы сначала осаживаются, т. е. прижимаются друг к другу при помощи молотка и особого инструмента, называемого оса щей (черт. 66) а затем тщательно подчеканиваются при помощи чеканки или чекана (черт. 67 и 68).
Чеканка швов производится следующим образом: сначала, держа чеканку в положении, указанном па чертеже 67, надсекают продольную канавку по кромке листа, а затем, повернув чеканку, как указано на черт. 68, и ударяя по ней с
Черт. 67.
Черт. 68.
достаточной силой молотком, придавливают конец кромки одного листа к другому листу.
Несмотря на тщательную пригонку склепываемых листов, заклепочные швы, вследствие развивающихся в котле напряжений, через некоторое время все-таки иногда начинают пропускать воду. В таких случаях их вновь подчеканивают при помощи чеканки. Однако, частое подчеканиванье швов вышеуказанной чеканкой, особенно при щика, ведет к тому,
Чорт. 69.
неопытности котель-что вместе с подчеканкой кромки листа образуется углубление и в самом соседнем листе (черт. 69), что, конечно, вредно отзывается на прочности этого листа и вызывает преждевременную смену его.
Кроме того, при употреблении такой чеканки особенно при тонких листах, хотя подчеканиваемая кромка листа и прижимается плотно к другому листу, но лишь на величину между кромкой и заклепкой лист, на-
от 1,5 до 3 м м, а оборот, отжимается и принимает вид, изображенный на том же черт. 69.
Чтобы избежать обоих вышеуказанных недостатков чеканки швов американцы употребляют овальные чеканки вида, изображенного на чертеже 70. В некоторых русских мастерских введены так называемые „полуа мери канские чеканки** (черт. 71). При употреблении такой чеканки уплотнение шва происходит на величину до 6,5 м/м, отставания листа, указанного на чертеже 69, не происходит, а
равным образом нс
%
происходит прочеканивания и порчи нижнего листа, так как, вследствие глубокой овальной канавки, образующейся при чеканке, и благодаря заплечику ее, удары по чеканке нс передаются нижнему листу. Радиус закругления полуамериканских чеканок выбирается обыкновенно равным or 7fi до */д толщины подчеканиваемого листа.
В том случае, если течь шва приняла значительные размеры и не поедается исправлению чеканкой, срубают за-
Черг. 71.
клепки в поврежденном месте, выравнивают кромки листов и переклепывают шов заново.
Разъедание листов котла. Употребляемая для питания котлов вода обыкновенно содержит в себе различные примеси, о г состава и количества которых зависит качество воды.
В числе примесей, содержащихся в питательной воде, между прочим, имеются различные кислоты, которые при значительном их количестве действуют разрушающим обра-зом на стенки котла и образуют на них раз'-едипы.
Кроме того, образование раз‘сдин происходит еще вследствие образования электрических токов, развивающихся в топках при нагреве соприкасающихся листов меди и железа.
Раз'едины образуются в различных частях котла и имеют разнообразную форму: иногда они имеют вид мелких пятнышек или мелких, но глубоких оспин, иногда достигают величины 3-х копеечной монеты, иногда же, сливаясь вместе, занимают гораздо более значительное пространство. Особенно часто раз‘едины образуются возле швов котла, в местах за-г ибов его листов.
Около всяких впадин и выступов на поверхности ли-i гов, возле связей, анкерных болтов и т. д., при неплотной постановке промывательных люков или пробок также образуются глубокие раз'едины. Образующиеся возле швов котла мелкие раз'едины обыкновенно постепенно соединяются в более значительные пятна и глубокие канавки, при чем гы месте такой канавки в дальнейшем образуется трещина.
Чем хуже вода, употребляемая для питания котла, т. е. чем больше содержит она в себе раз'едающих металл сотой л кислот и чем дольше работает котел между промывками,
7 и ччто.1.
тем больше появляется в листах котла повреждений в виде раз'един.
Если раз'едина нс велика и не идет глубже 1/3 толщины листа, то она обыкновенно оставляется без исправления; при более глубоких одиночных раз‘единах, таковые высверливаются, а на их место ставятся заклепки. Образовавшиеся из слияния мелких раз'един более значительные выедины, в том случае, если глубина их превосходит 1/3 части толщины листа, исправляются постановкой заплаты на котле. Такая заплата обыкновенно ставится без вырубки старого металла под ней.
Надо заметить, что вообще заплаты на котле ставятся или таким образом, что старый лист под заплатой вырубается и такая заплата называется .кинкин, или же заплата ставится без вырубки материала под ней и тогда она называется ник.ицной.
На тех частях котла, которые нс сопрнкаснютса с огнем, или горячими газами, обыкновенно ставятся накла-дки, т. к. иначе при вырубке материала в этих местах получается углубление, в котором задерживаются образующиеся из воды осадки, и эти места вновь быстро подвергаются раз‘-еданию.
На частях же котла, которые соприкасаются с огнем, ставятся в большинстве случаев латки. Если бы и в этих местах ставить накладки, то пол действием огня на стенку, не охлаждаемую водой, происходило-бы перегревание материала накладки, и все соединение быстро расстраивалось-бы.
Повреж цчтн треш нею рода. наблюдающиеся в паровозных котлах: трешниц, нацнлвы и выпучнны происходят от разнообразных причин, как то: недоброкачественности материала, неправильной работы, сложности конструкции котла с многочисленными изгибами и жесткими укреплениями листов его и т. д. Особенно же влияет на образование таких повреждений отложение на стенках котла слоя накипи.
Особенно часто обнаруживаются разного рода трещины на стенках топок паровозов вследствие натичия целого ряда причин, способствующих их образованию здесь.
Самого простого вида трещины появляются в кромках листов и обыкновенно идут от кромки до заклепки, а иногда распространяются и за заклепку.
При незначительности таких трещин их исправляют постановкой одного или нескольких шурупов, стараясь пересечь шурупами самый конец трещины. При более значительных трещинах—приходится ставить накладку, а при образовании нескольких трещин подряд—их чинят постановкой латки с вырубкой под ней части поврежденного листа.
Кроме появления трещин в кромках листа, таковые часто наблюдаются и вне заклепочных швов, именно в голь
швов и даже в середине листов котла. Иногда, при этом, в материале листа обнаруживаются так называемые прослойки или плены, происшедшие от непроварки железа при прокате.
При обнаружении сквозных трещин или плен, идущих на глубину более толщины листа, в частях котла, не соприкасающихся с огнем или горючими газами, их чинят постановкой накладок без вырубки поврежденного места. На частях же котла, соприкасающихся с огнем, или горючими газами, починку производят постановкой латок с вырубкой поврежденной части листов.
При ремонте листов котла руководствуются следующими правилами: па лобовом листе допускается одновременно, кроме наделки внизу во всю ширину лобового листа, еще постановка шуровочной горловин гл и двух накладок у боковых люков, если нет возможности выеднны, трещины и прочие недостатки лобового листа устранить заваркой ацетиленом, или иным способом.
Толщина листа кожуха котла, свободная от выедин, допускается не менее 7 м./м. Для предупреждения дальнейшего углубления выедин, образующихся в листах кожуха, у топочной рамы ставятся накладки из красной меди, а у люковых отверстий—защитные железные накладки толщиной 6,5 на заклепках диаметром 10 м. м. Допускается также заварка выедин ацетиленом, или иным способом.
Разработка отверстий для связей в кожухе топок допускается до диаметра не более 45 м. м.
Смычной лист может иметь лишь одну наделку во всю ширину листа.
Боковые листы кожуха топки могут также иметь наделки во всю ширину листа. Толщина кромки листов кожуха топки, после обрубки и подчеканки, должны быть не менее г/а их размера по чертежу.
На цилиндрической части котла допускается постановка до трех латок на каждом звене, но с тем, чтобы продольные кромки латок находились одна от другой на расстоянии не менее 200 м/м и чтобы в поперечном направлении прочность звена была ослаблена не более чем на ЗО’/о.
Допускается заварка ацетиленом, или иным способом, выедин и трещин в листах от заклепочной дыры до кромки.
У двух соседних листов не должно быть смежных заплат, имеющих общий шов.
Для котлов с давлением на 14 и более атмосфер, при длине латки более 500 м.м. по оси котла, заплаты ставятся на двойной заклепочный шов и должны иметь толщину не менее толщины листа барабана. Все заплаты ставятся без обязательной вырубки поврежденной части котла, т. е. в ни щ накладок. Длина заплаты не должна превышать \3 длины барабана и ширина ее 1Д окружности барабана.
Пределы толщины кромок листов цилиндрической части установлены те же, что и для кожуха топки.
Па паровом колпаке никаких латок не допускается. Наименьшая толщина изношенных фланцев колпака установлена в 25 м м. При постановке заплат на котле все заклепочные отверстия должны обязательно и тщательно прове-ря гься развертками.
Явления, происходящие в топке при заправке паровоза. При нагревании все тела расширяются, т. е. увеличиваются в об'еме. Одни тела, при этом, расширяются более, другие менее. Медь расширяется больше, чем железо. При нагреве медного бруска длиной в один метр на 100 градусов он удлиняется на 2 м м., тогда как такой же железный брусок удлиняется только на 1,3 м/м.
Когда заправлен холодный паровоз, т. е. в топке1 его разведен огонь, то медные листы топки, находясь под непосредственным действием пламени, расширяются весьма быстро, железные же листы кожуха, получая тепло только через воду и к тому же охлаждаясь снаружи воздухом, первое время расширяются весьма медленно.
Вследствие такого неравномерного расширения все четыре стенки топки, расширяясь, стремятся приблизиться к
стенкам кожуха, но такому перемещению их препятствуют
гоночные связки, которые от этого сильно напрягаются и даже несколько изгибаются от середины листа (черт .72).
От невозможности свободно расширяться в стенках топки—между связями образуются выпучины, па которых в дальнейшем появляются трещины.
В углах топки также образуется выпучивание сгенок.
Точно такие же явления происходят и по высоте листов гонки, при чем особенно расширяется и приподнимается вверх передняя решетка вследствие того, что верхняя часть ее нс сдерживается связями, а укрепляющие ее длинные дымогарные трубы дают ей возможность расширяться более свободно. Это явление и вызывает устройство 2-х первых рядов анкерных болтов подвижными.
Ио подобные явления, хотя беспорпо и очень вредно отзывающиеся па состоянии тонок котлов, не являются единственной причиной выну чин и трещин в котлах.
Главная причина образования выпучин и трещин. То обстоятельство, что при наличии прочих одинаковых уело вий работы котлов, на участках с хорошей питательной водой
появление трещин и иных повреждений происходит не столь быстро, как на участках с плохой водой, заставляет искать главную причину порчи котлов в чем-то другом, и действительно, манной причиной норчи ниток паровозных кошлов мвляетен осе ганке вы [глтотенся из со гы накиии на стенках пошлое.
Образование накипи. Питательная вода, наравне с кислотами, образующими раа'едины в листах котла, содержит в себе много других примесей, которые и определяют ее качество. Эти примеси состоят из растворенных в воде солей магния, гипса, извести и г. д., а также из органических веществ и механических примесей: ила, песка, глины и проч. Особенно вредными являются воды, содержащие соли магния, дающие рыхлый, но трудно отмываемый осадок.
При обращении воды в пар—соли остаются в котле, насыщают котельную воду и начинают выделяться из нее, при чем держатся некоторое время на поверхности воды в виде мути, а затем осаждаются на стенках котла и на дымогарных трубах. Чем больше поездок сделал паровоз после промывки, тем больше, было испарено котлом воды и тем больше солей осталось в воде и, значит, тем более их осядет на стенках котла и на дымогарных трубах.
Несмотря на малую толщину слоя накипи, покрывающей стенки котла, ее присутствие имеет очень большое значение, так как, с одной стороны, накипь, как дурной проводник тепла, затрудняет передачу тепла от огня к воде и газы уходят в трубу недостаточно использованными, с другой стороны, покрытая накипью поверхность топки, блат.гиря плохому о.глазн-а и нт ее ногой. сально пере-*р&ваешсяУ выну чипаешец и теш трешины (черт. 73). ____- —D —
Так как все осадки отлагаются пластами и каждый отдельный пласт Черт 73.
затрудняет передачу теп-
1 >ты, го чем больше число пластов накипи осядет на стенках котла и на трубах, тем такая накипь будет вреднее.
Путем опытов было установлено, что накипь в 25 раз хуже проводит теплоту, чем медь, и потому слой накипи толщиной в 1 м/м представляет такое же сопротивление передаче теплоты, как медная стенка в 25 миллиметров толщиной; поэтому неудивительно, что покрытый накипью медный лист легко перегревается, а так как медь весьма чув-С1витгльна к перегреву и при перегреве делается хрупкой, пинается тягучести и быстро теряет способность оказывать н\ кное сопротнленпс, то является вполне понятным, па
сколько важно всеми мерами избегать покрытия стенок топки слоем накипи*).
Для тою, чтобы предупредить выделение солеи из питательной воды и осаждение накипи, были предложены различные приемы очистки питательной воды и были испытаны построенные с этой целью приборы. Из числа таких приборов заслуживает внимания нрнСшр Ге.шлорфа, которым раньше снабжалась и часть паровозов б. Владикавказской дороги (черт. 74).
Выделение из воды нерастворенных солей, образующих котельную накипь в паровозном котле, происходит главным
Черт. 7?.
образом в тех местах, куда поступает питательная вода. Обгоняется это тем, что, при поступлении в котел, температура питательной воды быстро повышается и в то же время скорость движения ее сразу уменьшается. Оба эти обстоятельства способствуют быстрому выделению из воды различных солей.
Этим явлением очень удачно и воспользовался австрийский инженер Гельсдорф, прибор которого (черт. 74) состоит из двух плоских чугунных или железных ящиков, укрепленных с правой и с левой стороны котла между кожухом и дымогарными трубами. С каждым ящиком соединен конец соответствующей питательной трубы, а в верхней части ящика имеются отверстия для выхода воды.
При поступлении питательной воды в такой ящик—ее скорость сразу падает, а температура повышается. Находящиеся в воде нерастворениые соли выделяются из воды и осаждаются в нижней части ящика, а очищенная от солей
*) Такое же, если не большее, значение имеет и загрязнение стенок топки и труб сяжей. Слой сажи толщиной в I м м уменьшает и.) 2Н% передачу тепла от топлива к воде.
питательная вода через отверстия в верхней части ящика поступает в котел.
Нижняя часть каждого ящика снабжена продувательным краном, при открытии которого все осевшие при качании воды нерастворимые соли удаляются наружу.
llpoiy/:/;\ иннчраша neo6.ro.iti.no нропмо./пть noc.te пробен/ IOO—130 h ii.io.ne/npoe I/ ео еепко.и с./учае ото па (<> /е./атъ каж-1у/о поез ц,у пере i поепшпое.кон napoe,o.ta ч ичю
Конечно, если паровоз, снабженный прибором Гельсдор-фа. попадает в руки машиниста, понимающего его значение и заботливо относящегося к наблюдению за его работой, главным образом, путем регулярной его продувки, то этот прибор безусловно даст прекрасные результаты как в смысле сбережения котла, так и в смысле значительной экономии топлива, но само собой разумеется, что в руках неразвитого человека, не понимающего ни назначения, ни действия прибора и видящего для себя в его присутствии лишь лишнюю обузу и затруднение, прибор весьма быстро зарастет пакипыо и погибнет совершенно бесплодно.
В последнее время за границей начали подавать питательную воду прямо в паровое пространство, устраивая на конце питательной трубы камеру для подогрева воды и выделения накипи.
Исправление трещин и выпучин. Как было уже выше указано, при перегревании стенок топки, прогорании их на большую или меньшую толщину от плохого качества топлива, а также при появлении в них трещин, исправление стенок топки производится путем постановки латок. В местах,
доступных для клепки, такие латки ставятся на заклепках;
в местах же мало доступных, вместо заклепок, ставят латку на шурупах (чертеж 75). При этом, для достижения вполне плотного прилегания листа латки к основному листу, отверстие в латке делается несколько больше, чем диаметр шурупа, а последний под своей головкой — совсем не имеет резьбы.
Образующиеся между связей вы пучины листов топки, в которых еще не произошло трещин, при условии исправности прилегающих связей, обыкновенно исправляются ударами молотка без особых и р и с нособлений.
Относительно ремонта листов oiневой
коробки также
установлены определенные нормы и правила.
Допускаемая при ремонте толщина старой задней стенки 1О.1ЖПЗ оыть не .меньше 8 м/м. Износ кромки задней стенки попускается по ги нпнне не тоньше 8 мм.
Для устранения трещин в шве шуровочного отверстия со стороны огня допускаются латки с вырубкой поврежденного места.
Толщина в загибах листов задней стенки не должна быть менее 9 М'М.
При большем утоныпении допускается постановка боковых полустенок. Для паровозов нормального типа полустенки ставятся, высотою не менее как на 7 рядов распорных связей при толщине нс менее 9 м м. Кроме боковых наставок, допускается постановка пояса шинельного листа, шириною на два ряда анкерных болтов, считая от кромки листа.
Наименьшая толщина старого потолка 8 м/м; при нефтяном отоплении медный потолок дожен быть не менее 9 м/м.
Число трещин от заклепочных отверстий по кромке шва шинельного листа допускается не более 4-х, если эти трещины не и тут далее заклепочного отверстия и расположены нс ближе как через три заклепки одна от другой, в противном случае надлежит ставить латку. Если при ремонте котла ставится железная решетка, то таких трещин разрешается допускать до 6.
Общий прогиб потолка и стенок топки допускается не свыше 10 м/м.
Волнистость стенок топки в пределах 4-х соседних связей допускается 1 мм.
Полустенки, шуровочные латки, пояски надлежит ставить исключительно на заклепках и не допускать постановки их на шурупах; перед постановкой всякой заклепки дыра ее должна обязательно проверяться разверткой.
Все вынутые при ремонте старые решетки и задние стенки, которые предполагается вновь поставить в котел, должны быть отожжены перед вторичной их постановкой путем нагрева в печах. Для железных решеток нагрев должен доводиться до светло-красного цвета, после чего решетка должна быть медленно охлаждена на воздухе. Медные решетки нагреваются до красного цвета и затем замачиваются в воде. Вновь загнутые решетки, задние стенки, отдельные горловины и откованные анкерные болты должны подвергаться также отжигу в печах.
Желательно то же делать и с загнутыми шинельными листами.
Повреждения решетки. Передняя стенка огневой коробки или решетка, как и три остальные стенки топки, подвергается таким же, как и они, повреждениям, т.-е. трещинам, перегреву, прогоранию от плохого топлива и т. п.
При образовании трещин и надрывов в изгибах решетки—последние чинятся или накладками (при незначительной трещине) или латками. При больших латках иногда прпхо-
дится жертвовать несколькими дымогарными трубами и заглушать их постановкой пробок.
Кроме указанных повреждений, топочная решетка имеет свои особенные повреждения, из которых главными являются: 1) прошв решетки, 2) нотиение шрешин между отверстиями для труб и 3) o<ut.n,ноешь ошвереший для труб.
Ilpotub решетки. Дымогарные 'грубы нагреваются проходящими через них газами значительно сильнее, чем кожух топки, и поэтому они и удлиняются гораздо больше, чем цилиндрическая часть котла. Это удлинение передастся в сторону меньшего соприкосновения и потому трубы выдавливают и выгибают решетку в сторону огневой коробки.
Общий прогиб решетки не допускается более 3 м/м. При большем прогибе решетка должна быть исправлена.
Нспраа.1сние и pot аба решетка. Исправление прогиба решетки производится при помощи особой скобы (черт. 76) из
2-х полос железа; решетку предварительно отжигают; устанавливают скобку на решетке со стороны впадины, т. е. из котла, и через одно из трубных отверстий решетки и скобку продевают болт. Подтягивая постепенно гайку болта и в то же время ударяя не особенно сильно кувальдой по решетке, ее мало по малу выпрямляют.
Ремонт трещин в решетке. Трещины в решетке появляются, главным образом, между верхними очками второго вертикального ряда труб и затем распространяются книзу. Образование трещин между очками решетки происходит под влиянием тех перемещений, которые испытывают ее части при работе когда; при заправке котла, как сказано было выше, решетка расширяется и от расширения старается приблизиться к стенкам кожуха (черт. 72), и подняться вверх; от расширения боковых стенок топки она стремится переместиться к передней части котла, но удерживается связями и в тоже время, вследствие удлинения нагревшихся дымогарных труб, средняя часть решетки вдавливается в сторону огня.
Таким образом, решетка подвергается сложным усилиям и различных направлениях и в се наиболее слабой части,
именно - между труб, начинают появляться трещины. Если принять при этом во внимание действие накипи на ре-щетку, вызывающее nepei рев ее и располагающее металл к появлению трещин, и если посчитаться с часто неправильно практикующейся вальцовкой труб котла, то появление трещин между очками peineгки становится еще более понятным.
Если трещины только начинают образовываться или если их образовалось немного и они расположены далеко одна от другой, то исправление решетки производится путем по
становки шурупа в конец трещины или прошурупливанием всего перешейка между очками, как показано на чертеже 77.
Шурупы красной меди, диаметром около 12,5 миллиметра, ставятся таким образом, чтобы один из них заходил за другой. Получившийся, после постановки шурупов, шов или гребешок тщательно и ос-
торожно расчеканивается.
Если сквозные трещины образовались уже между несколькими соседними очками, го последние увеличиваются разверткой, нарезаются и в них ввертываются втутки из
Черт, 78.
Черт. 79.
красной меди вида, изображенного на чертеже 78, или просто из медной трубки. После постановки на место втулки развальцовываются, а концы их расчеканиваются и образуют буртики, закрывающие собой появившиеся трещины.
Для заворачивания втулок употребляется особый прибор (черт. 79), между шайбами которого зажимается при вворачивании втулка. Иногда, при небольшом диаметре втулок и отсутствии больших трещин, втулки ставятся не на резьбе, а гладкие, и укрепляются па месте только путем их развальцовки и образования буртик ов.
Если число смежных очков с трещинами значительно, то исправление их производится постановкой заплаты (черт. 80), которая удерживается на месте, где возможно, шурупами, а в остальной части—вставленными на резьбе длинными втулками, концы которых расчеканиваю 1ся.
Ни.
Если же повреждение какой-либо части решетки слишком значительно, то эту часть решетки вырубают и заменяют новою, при чем приходится часть труб заглушать глухими втулками, через которые затем ставятся заклепки (черт. 81).
Износ кромки решетки допускается до толщины не менее 8 м/м, наименьшая же толщина решетки в ее загибе допускается равной 9 м/м.
Наименьшая толщина старой подрешеточпой части должна быть не менее 8 м/м.
При новых железных решетках толщина таковой как в решетчатой, так и подрешеточной части должна быть 14-15 м м.
Овальность iiip\6iiu.r отверстий. При расширении решетки, вследствие нагревания, передние части боковых стенок и потолка несколько отгибаются в стороны около первого ряда связей. При охлаждении решетки—она стремится принять свою прежнюю форму, по, встречая сопротивление со стороны отогнутых частей потолка и боковых стенок, своей прежней формы уже не принимает и несколько растягивается. Как результат постоянного растягивания решетки, верхние горизонтальные ряды трубных отверстий выпучиваются кверху, а самые отверстия принимают овальную форму (черт. 82).
При чгом разница в диаметрах отверстий доходит до
7-iO и даже более мм, । дымогарные трубы, вследствие овальности отверстий, начинают течь.
Течь исправляют вальцовкой труб, но частая вальцовка плохо достигает цели и ведет, только к еще большей порче отверстий, образованию в них трещин и овализации сосед-
Чс.рг. 8-J.
них отверстии. Поэтому разработку отверстий для труб нельзя допускать более 4 м м, и при смене дымогарных труб овальность отверстий обязательно уничтожается разверткою.
Именно, в целях хашъ запас
Черт. 83.
гля хальненшей развертки отверстий и несколько усилить новую решетку для тою. чтобы она лучше сонрошивхншеь овал-изаини. первоначальный хна-метр тру бных отверстий в решетке делаетеш меньше хиа-мешра труб, именно делается равным 17—м м.
Исправление отверстии в [--------- ------------
вертками (черт. 83). Развертки изготовляются из стали и
решетках производится раз-
должны делаться цилиндрическими, имея лишь слабый конус на одном своем конце, который вкладывается в отверстие
при начале работы. Режущие ребра развертки должны быть расположены по спирали, чем облегчается работа развертки, а развертываемые отверстия выходят более правильными.
Для того, чтобы отверстия в решетке после развертки выходили правильными, а оси их были горизонтальный совпадали с осями труб, необходимо во время работы разверткой давать последней вполне правильное направление при помощи скобы с грещегкой, а направление переднего конца развертки—вставленным в пего стержнем по оси трубы.
Вследствие овализации отверстий верхний край решетки поднимается вверх иногда на величину до 25 м/м и даже больше, при чем, для более плавного изгиба края потолка, два первых ряда анкерных болтов и устраиваются подвижными.
Порча связей. Те причины, которые влекут за собой расстройство швов котла и образование выпучин и трещин в его стенках, именно: неравномерность нагрева частей котла, недостатки материала и особенно отложение из воды слоя накипи, вызывают также повреждения и расстройство связей, анкерных болтов котла его дымогарных труб.
Главней тае ноареж [епнк. ламечие.чые при работе свилей, мио: I) течь свилей, иСноранче их млоеон и 2) обрыв свален.
Течь свален ч обюранне нх юловок происходит, главным образом, от образования слоя накипи на теле связей и на стенках топки в месте их расположения. Не имея возможности достаточно охлаждаться водой, вследствие слоя накипи, связи и стенки топки перегреваются, стенка выпучивается, и отверстия для связей расширяются (черт. 8-1), часть ниток
нарезки перестает удерживать стенку, соединение каждой связи со стенкой топки расстраивается и появляется течь связей.
Устранение течи связей производится обыкновенно помощью подчеканки, но последняя, как видно из вышеуказанного, может устранить течь связей лишь на короткое время и в дальнейшем становится бесполезной.
При этом в отношении подчеканки связей надо быть очень осторожным, так как частая и необдуманная чеканка связей, во-первых, ведел к порче листа, в котором получается вокруг головки связи кольцевое углубление (см. черт. 85, стр 109), а во-вторых, при такой подчеканке резьба связи с каждым разом все более и более портится, а прочность соединения не увеличивается, а уменьшается.
Поэтому, в случае сильного обгорания головки связи или значительной течи ее, выгоднее бывает сменить связь, чем тратить напрасно рабочую силу на чеканку ее и портить дорогой топочный лист.
При замене связей—последние ставятся со стороны кожуха в тех местах, которые являются недоступными со стороны кожуха, постановка новых связей делается со стороны топки. При этом надо принять за правило, что медную связь следует заменять медной же, а железную —железной. При смене связей, надо быть очень аккуратным и, высверливая старую связь, надо стараться возможно меньше повредить старую резьбу и, вообще, возможно меньше увеличивать диаметр новой связи, против старой.
Такие же явления, как со связями, происходят и с анкерными болтами.
Наибольшая разработка диаметра отверстий для связей и анкерных болтов в листах огневой коробки допускается до 45 м м. считая по наружной резьбе. Наименьшая высота головки связи допускается вбм^м, при чем диаметр головки должен превышать диаметр по наружной резьбе связи не менее, как на 8 м м.
При постановке новых анкерных болтов сверху, со стороны кожуха, головки их, образуемые со стороны топки расклепкой, должны быть по высоте не менее 7 м/м, и по хиа-метру превышать не менее как на 10 м/м наружный диаметр резьбы.
При постановке болтов из топки, головки должны иметь высоту 12 м/м и по диаметру превышать не менее как на 14 М/М наружный диаметр резьбы болта.
При работе связей и анкерных болтов на плохой воде они также подвергаются сильной порче, вследствие раз'еда-ния их находящимися в воде кислотами.
Утоньшение анкерных болтов у поверхности потолка топки о г раз'сдания накипью допускается не более 3 м^м, считая по диаметру.
На паровозах с нефтяным отоплением большое влияние на сохранность головок анкерных болтов или их гаек, а вместе и на сохранность потолка топки, имеет расположение кирпичной арки. При высоко поднятой арке—пламя сильно ударяет в потолок топки, что, особенно при скоплении в
котле накипи, быстро ведет к перегреву болтов и листа потолка, к обгоранию гаек и полному расстройству потолка.
связей. Главной причиной обрыва топочных свиней являются повторные изгибы связей, вследствие относительного перемещения стенок огневой коробки и кожуха топки при заправке паровоза (черт. 72). Так как это перемещение иногда достигает величины более 16,5 м/м и повторяется неоднократно, то у самых стенок кожуха и топки в связях появляются надрывы (см. черт. 86, стр 109). Хотя, при указанном на чертеже 84 расстройстве соединения связи с листом топки, казалось бы, и не должно было происходить резкого перегиба и надрыва связи в этом месте, и надрыв должен был бы образоваться только у листа кожуха, но, вследствие перегрева материала связи, при наличии накипи, он становится более хрупким и надрыв связи образуется и у листа топки. При этом такие надрывы наблюдаются не только в крайних рядах связей, но и в средних рядах, подверженных особенно сильному действию пламени.
Как предохранительную меру, против обрыва связей, рекомендуют делать число свободных ниток на связи возможно меньшим. При этом, с одной стороны, увеличивается длина связи и она легче изгибается, с другой стороны, устраняется отложение накипи на нарезке связи. /М все же главным средством. против порчи листов топки, пеллете я чистое содержание котла и предупре.нс jeuue образования в нем накипи.
Повреждения и расстройства дымогарных труб. В дымогарных трубах наиболее часто встречаются следующие повреждения: 1) pa.ee I ни ы—в виде ямок и оспин различной величины; 2) продольные и поперечные трешинъг, 3) обюрапие буртиков труб в решетке и, наконец, I) течь труб.
Раз е ниш- в трубах происходят от действия растворенных в воде кислот и располагаются на трубах в высшей степени прихотливо. Иногда на совершенно еще здоровой на вид полномерной трубе вдруг обнаруживается в одном месте глубокая язвина, идущая сквозь тело трубы. Такую трубу приходится заменять новой, а поврежденная идет в мастерские, где больное место вырезается и на трубу наваривается новый кусок.
Износ дымогарных труб по весу допускается не свыше Hl'Vo (с износом свыше 20°/© и до 25% трубы допускаются лишь при малом ремонте).
Местные выедины на трубах допускаются лишь такой 1 дубины, чтобы толщина стенок оставалась не менее 11А? м м.
11аварка труб наконечниками, отрезанными от старых груб, допускается лишь с тем условием, чтобы труба этим наконечником была поставлена в переднюю решетку, и чтобы гол тина этого наконечника была не менее 2-х м,м.
Дымогарные грубы после ремонта их должны выдерживать гидравлическое давление в 30 атмосфер.
Трешины a трубах. Точно также иногда совершенно неожиданно на дымогарных трубах появляются трещины.
Причиной появления продольных трещин является большей частью или неудовлетворительность материала трубы или же перегрев трубы, вследствие покрытия ее накипью. Поперечные же трещины или обрывы дымогарных труб происходят, главным образом, у самой решетки и имеют причиной неправильную подсадку и вальцовку груб и перегрев их концов.
Конец трубы перед постановкой должен быть подсажен в специальном стальном штампе и при том таким образом, чтобы переход от узкой части грубы к более широкой происходил плавно и без образования резкого уступа. При этом образующийся плавный уступ не должен упираться в решетку и труба уплотняется в последней только вальцовкою. Длина же катков вальцовки должна быть такова, чтобы развальцовывание трубы происходило не только в самой решетке, но и за пределами таковой на величину 3—4 М/М.
При появлении у грубы продольной или поперечной трещины точно так же, как и при образовании раз'едины, трубу приходится менять. Если труба лопнет в пути при следовании с поездом, то вся забота паровозной бригады сводится к тому, чтобы, забив лопнувшую трубу с обоих концов имеющимися па паровозе специальными железными пробками, как пибудь добраться до своего депо.
При этом сначала надо забить трубу в передней решетке, а затем в огневой, так как, если поступить обратно, то можно совершенно выбить грубу из огневой решетки. Однако, не всякую трубу легко можно забить пробками. Трубы, расположенные против конуса или паропроводных груб, не дают возможности сделать этого, и если трещина настолько значительна, что дальнейшее следование невозможно, то приходится требовать вспомогательный паровоз. Чтобы можно было лучше разглядеть— какая именно труба лопнула, предварительно удаляют из топки пар открытием сифона.
Обюранис буртикоч труб происходит от действия на них сильно нагретых газов, идущих по трубам из топки в дымовую коробку. Обгорание буртиков происходит гем быстрее, чём более загрязнен котел накипью, т. к. при этом как решетка, гак и конец трубы не успевают передавать тепла от огня к воде и перегреваются, а буртики обгорают.
Наилучшим средством борьбы с обгоранием буртиков-является, опять- таки, содержание котла в возможно большей чистоте и удаление накипи.
Течь ibiAioKipiiMj- труб. Самой докучливой и трудно победимей неисправноегыо дымогарных труб является течь
их. Причины течи очень разнообразны. Главнейшими из них являются следующие: 1) плохая постановка труб и плохой материал их; 2) неудовлетворительный уход за трубами и неправильное ведение трубного хозяйства; 3) овализация отверстий труб и, главным образом, 4) неравномерное и многократно повторяющееся iiaipeeanue и охлаж icnue копии и 5) перегрев конное труб вследствие ирису тствия накипи.
Как видно из перечня этик причин, борьба с течью труб должна иметь, главным образом, предупредительный характер, т. е. вся забота должна сводиться к лучшему надзору за трубами при их постановке и работе и к правильному питанию котла водой.
Постановка труб в котел должна производиться возможно более аккуратно и тщательно. Поверхности решетки и труб в месте их соприкасания должны быть совершенно |ладкие и чистые и на трубах в этом месте не должно совершенно иметься ни окалины, ни следов смазки или окис-«ения. При постановке на место концы труб не должны входить свободно в свои отверстия, а должны заколачиваться С значительным усилием.
Вальцовка труб должна производиться отнюдь не ударными, а винтовыми вальцовками, потому что при употреблении последних веретено нажимается постепенно и равномерно и усилие передается по центру веретена. При ударных же вальцовках веретено нажимается резкими ударами молота неравномерно и может передаваться больше на одну сторону, вызывая усиление овализации решетки. Самые же удары молотка вредно отзываются на решетке и на соседних трубах.
Частичная и полная смена труб. При значительной течи и загрязнении труб, обыкновенно, прибегают к частичной смене труб, т. е. вынимают часть труб и заменяют их дру-1ими. Но таким способом ремонта отнюдь не следует }влепиться. Дело в том, чго вновь поставленные трубы, как более чистые и при том хорошо укрепленные в решетке, у слиняю гея значительно меньше старых, тогда как последние, будучи покрыты слоем накипи, нагреваются сильнее и потому больше и удлиняются. Вследствие такой неравномерности удлинения новых и оставшихся старых труб, последние расстраиваются и начинают течь. Поэтому, частичная |мгна труб не обеспечивает правильной работы паровозного могла, и, в зависимости от качеств питательной воды участка, после известного пробега паровоза, лучше производить полило смену труб, т. е. менять сразу все трубы. Иногда трубы ’ i । тятей те же самые, которые были в котле, но они тща-1*|< н.но очищаются от накипи, а решетка и наконечники проверяются.
Главной причиной течи труб, как выше было указано, яв-1 истец неравномерное uaipeninue труб и прочих частей котла.
Д IIU'oiioi
Так как при заправке котла дымогарные грубы нагреваются раньше кожуха когда, то они от нагревания удлиняются раньше, чем кожух когла. При удлинении дымогарных труб они, как было уже сказано, стараются выгнуть огневую и переднюю решетки, но, так как последние оказывают атому действию сопротивление, самые трубы несколько изгибаются, а концы их стараются переместиться в отверстиях решетки, и укрепление концов труб расстраивается При дальнейшей работе котлов, ec.ie icmeuc перио тчеекию питании ею сранительпо .гомцною вирою, все cpe.ua nponc.ro гит попеременное охлаждение и назревание ды.иозаризчх труб.
Это явление особенно отзывается на нижних рядах дымогарных труб и ведет к расстройству их соединений и течи их.
Если при этом котел загрязнен и на решетке и трубах имеется много накипи, то концы труб нерезреваютел и течь iруб становится особенно сильной.
Устраняется течь труб при помощи осторожной развальцовки их, а в пути иногда постановкой в трубы стальных колец и разведением затем сильного огня.
Но с развальцовкой труб надо быть в высшей степени осторожным, так как неправильной развальцовкой можно сильно повредить и трубы, и самую решетку.
От частой и сильной развальцовки груб особенно то при горячем, то при холодном состоянии паровоза, соеди пение груб окончательно расстраивается, и, хотя течь на первый взгляд и уменьшается, но не надолго. От такой вальцовки диаметр отверстий для труб увеличивается, усиливается овализация решетки, в ней появляются трещины и т. д.
Поэтому ошибочно поступают те машинисты, которые при незначительной течи труб просят подвальцовывать их перед каждой поездкой, и еще более неразумно поступают те котельщики, которые при плохой воде считают необходимым провальцовывать трубы каждого паровоза, вне зависимости от того, текут они или нет и нужна ли развальцовка или, наоборот, вредна. Течь труб является настолько серьезным недостатком и зависит от столь разнообразных причин, что требует за собой особенно внимательного технического надзора и потому наблюдение за работой труб, сознательное определение причин их течи и принятие разумных мер к устранению таковой, является одной из первых обязанностей машиниста по отношению к своему паро возу.
Надо думать, что с распространением и в С.С.С.Р. при меняемой американской заварки концов труб в решетке металлом, борьба с течью труб оудет значительно облегчена.
Ремонт передней решетки. Передняя решетка также под вергаегся значительным повреждениям. Отверстия тля груб
। передней решетке с течением времени также разрабатываются. Разработка этих отверстий допускается до тех же пределов, как и для задней решетки.
Нижняя кромка решетки со стороны передней топки под действием угольков, вынесенных через трубы в переднюю топку, подвергается обгоранию. Обгорание кромки решетки допускается до половины первоначальной ее толщины. На обгоревшую до указанных пределов нижнюю кромку, обыкновенно, ставится накладка из красной меди; допускается также заварка кромки при помощи ацетилена или иным способом.
При капитальном ремонте, постановка латок на переднюю решетку не допускается, и, при наличии трещин меж-iy трубчатыми отверстиями, решетка заменяется новой. )асверливанье трещин шурупами также не допускается. Наименьшая допускаемая толщина передней ’решетки в загибах, за вычетом выедин, установлена равной 9 мм.
Для достижения правильной тяги в топке все соединения tuwmoH коробки должны быть совершенно надежны и плотны, а ее дверца должна совершенно плотно прижиматься к переднему листу. Никаких зазоров в дымовой коробке допускаться не должно, и все ее части, не удовлетворяющие этому условию, при ремонте паровоза должны или нцателыю исправляться, или заменяться новыми.
Соединение котла с рамой во всех частях должно быть вполне прочно; все отверстия для заклепок и болтов в сочинении дымовой корооки с рамой котла должны при ремонте тщательно проверяться развертками; со стороны же. огневой коробки не должно совершенно допускаться перемещение котла между листами рамы паровоза в направлении перпендикулярном к раме и в вертикальном направлении. Поэтому карманные опорные угольники должны быть всегда надежно и точно пригнаны, чтобы скольжение котла по раме могло быть только в продольном направлении и происходило легко и свободно,
ГЛАВА VI.
Арматура паровозного котла.
Те приборы и принадлежности котла, которые служат тля управления котлом и для наблюдения за его работой, называются его арматурой.
Рассмотрим последовательно эти приборы:
Водомерное стекло. Для того, чтобы при следовании с поездом, а равно и на стоянке паровоза, паровозная брига-|. могла шять, па каком уровне находится вода в котле, н. руководствуясь им, могла бы соответственно питать котел
н*
корпусов, которые
водою, вверху, на левой стороне лобового листа, па каждом паровозе устанавливается водомерное стекло.
Водомерное стекло состоит (черт. 87) из 2-х коробок или соединяются между собою при помощи стеклянной трубки. Каждая из коробок имеет внутри канал, который может перекрываться при помощи кранов и 6- и соединять или раз'единять водомерное стекло с внутренним пространством котла. Капал нижней коробки соединяется с водяным пространством котла, а канал верхний—с паровым пространством. Когда оба крана открыты, то вода в котле и в стекле стоит на одном уровне и потому уровень воды в стекле служит показателем уровня воды в котле.
Надо, однако, всегда помнить, что при открытом регуляторе уровень
НИШ#
е>оолл
Чорт.
воды в котле всегда несколько приподнимается (миллиметров на 50 и даже больше), вследствие сильного кипения воды, и потому при открытом регуляторе уровень воды в стекле всегда должен быть несколько выше показываемого укала-mrjr.it нилиичо \ ровни во (ы.
Такой указатель обязательно укрепляется на каждом паровозе возле1 водомерного стекла (черт. 88).
Он состоит из чугунной пластинки с 2 приливами, i la одном приливе имеется отлитая черта со стрелкой и нал
писью „низший уровень тциа, на другом такая же стрелка с надписью „небо тонки*.
При ходе паровоза под уклон вода уходит от топки в переднюю часть паровоза, и, если вода в котле будет меньше известного уровня, потолок тонки при этом может обнажаться, а при продолжительном уклоне—перегреваться, а при попадании на него вновь воды—вызвать взрыв котла, вследствие перехода волы в сфероидальное состояние и образования сразу большого количества пара. Взрывы котлов, происшедшие от обнажения потолка и попадания затем на него воды, бывают ужасны по своей силе и последствиям. При таком взрыве котел иногда разлетается на части и разбрасывается вокруг па далекое пространство до нескольких сот метров.
Чтобы при е.г ie под уклон нзбемсать обнажении потолка, на паровозах нормальною тина во ду необходимо и'р.нсатъ не менее, как на 1011 миллиметров выше самой верхней точки потолка тонки. При длинных котлах столб воды в 100 мм недостаточен, и низший допускаемый уровень воды поднимается до 150 м м над высшей точкой потолка. На таком уровне 150 м'м, например, ставятся указатели на паровозах серии Ц, серии Ill, и Г. Для того, чтобы при каком-либо ремонте на лобовом листе котла, когда показатель „низшего уровня воды" и „веба гонки" снимается, не могло произойти ошибки, при обратной постановке его на место на каждом котле должен иметься еще особый „показатель наивысшею уровни потолка ьо/нши, который и служит руководством для установки всех прочих указателей. Он представляет из себя небольшой шуруп с круглой головкой, центр которого соответствует наивысшей точке потолка топки. Этот показатель ставится при капитальном ремонте котла, и положение его строго проверяется в соответствии с получившимся, при ремонте котла, положением потолка топки. В случае постановки какой-либо латки по верх потолка показатель обязательно должен быть поднят на толщину ее. Кроме этого показателя, для большей ясности на обшивке лобового листа наносится еще красная черта, определяющая собой небо топки.
Отнюдь не следует считать, что нижний кран водомерного стекла стоит на черте низшего допускаемого уровня воды. Отверстия для установки кранов водомерного стекла, большей частью, нс переносятся при повышении потолка топки и потому в старых котлах расстояние от уровня нижнего крана до потолка может быть меньше 100 м м. Поэтому, при наблкценин за уровнем воды, надлемеит руководствоватьсп исключительно „показателем низшею уровни воды*, а не гайкой нижнего водомерного стекла
В случае, если водомерное стекло лопнет, оно заменяется новым, при чем, тля постановки его, отвертывается
верхняя гайка и стекло сверху опускается в отверстие верхнего корпуса. Для того, чтобы, в случае лопанья водомерного стекла, прекратить соединение стекла с паровым и водяным пространством котла, оба запорных крена б1 и соединены общим поводком, и при помощи рукоятки, выведенной в сторону от водомерного стекла, могут быть закрыты без опасности получить ожоги рук паром или горячей водой.
Для того же, чтобы осколки лопнувшего водомерного стекла не могли поранить паровозную бригаду, водомерное стекло обязательно должно быть закрыто особым футляром с толстыми стеклами, в которые иногца еще бывает за чела г1 а проволочная сетка.
Когда один из кранов водомерного стекла засорится, то уровень воды в стекле перестает колебаться в соответствии с колебанием воды в котле и остается спокойным.
Чтобы восстановить работу стекла, необходимо открыть нижний процувательный краник t и „про^тъ стекло*.
Но иногда, после продувки стекла, во та или совершенно не показывается в стекле, и оно наполняется только паром, или же вода заполняет все стекло до верхней гайки. Первый случай указывает на засорение нижнего крана, второй - на засорение верхнего крана. Если в этих случаях не удастся восстановить pa6oiy котла при помощи продувки его нисколько раз, то остается следовать дальше, пользуясь показаниями водопробных кранов. По прибытии в депо, после охлаждения паровоза, необходимо отвернуть шурупы и а и тщательно прочистить засорившиеся каналы.
Во время промывки паровоза все краники водомерного стекла должны быть тщательно притерты и смазаны сапом, чтобы они не заедали при последующей работе. При этом, после сборки всего прибора водомеоного стекла, необходимо тщательно проверить правильность постановки запорнь \ пробок. Для этого, после соединения поводком пробок обоих запорных кранов, оба шурупчика а' и а- выворачиваются и, при открытых запорных кранах, я оба канат одновречею » eat мяте я дс.а стержни из проволоки диаметром немного меньше диаметра канала и такой длины, чтобы они концами входили во внутреннее пространство котла. Если оба стержня проходят свободно, значит, краны поставлены правильно.
Для того, чтобы при притирке запорных кранов водомерного стекла не нарушалось совпадение отверстий кранов и каналов в корпусах прибора, отверстия в кранах делаются не круглыми, а продолговатыми и имеют вид, указанный н ч чертеже 87.
Водопробные краны. Устраиваемые на каждомкогле hi случаи порчи водомерного стекла по (онробные краны делаются или вида, изображенного на чертеже 89, или—на чертеже 90
Нижний кран располагается, приблизительно, на уровне наинизшего уровня воды в котле, верхний—на одном уровне с верхним краном водомерного стекла, а средний— посредине
Таким образом, из нижнего крана, при открывании его, должна всегда вытекать вода, а из верхнего—пар. Для того, чтобы выходящие из кранов пар и вода не мочили пола
Черт. 89. Черт. 90.
будки, вода из них при гюмощ-и трубок’ отводится в укрепленную на лобовом листе особую воронку, и из нее по трубе стекает под паровоз
Предохранительные легкоплавкие пробки. В потолке топки каждого паровоза ставятся от 2 до 4 легкоплавких предохранительных пробок.
I
Черт. 91.
Легкоплавкие пробки представляют собой медные конические пробки со сквозным каналом внутри, который залипаем я свинцом или смесью олова и свинца (черт. 91).
Если, несмотря на наличие водомерного стекла и водопробных кранов, по каким либо причинам будет допущено понижение уровня воды в котле настолько, что поголок начнет обнажаться и перегреваться, то раньше, чем он нагреется до степени, угрожающей безопасности котла, состав, заполняющий каналы легкоплавких пробок, расплавляется, и в -топку паровоза устремляется смесь пара и воды. При этом правильность горения огня в топке нарушается, и это обсто-ятельство дает знать паровозной бригаде о происшедшем.
Внутренний канал пробки, который заполняется легкоплавким составом, должен иметь диаметр около 12,7 мили-метра и, во всяком случае, не меньше 10 м/м. При меньшем диаметре канала, последний быстро зарастает, и пробка те-
Чг|»Т 92.
ряет свое значение. Высота под'ема пробки над потолком должна быть около 10 и не больше 15 м/м.
Головку пробки, во избежание перегревания ее и вы плавления состава при нормальной работе, надо делать воз можно меньшей, а запас для дальнейшего заворачивания пробки (зазора между листом потолка и головкой пробки) делать не более 2—3 ниток.
Манометр. Для наблюдения за величиной упругости пара в котле служат приборы, называемые манометрами, которые показывают имеющееся в котле рабочее давление в атмоефс-рах или фунтах.
Наибольшее распространение имеют манометры Бурдона (черт. 92), а также Шеффера и Будепберга (черт.93). Манометры
I ю
той и другой системы состоят из медного круглого корпуса, снабженного циферблатом, пружиной и стрелкой, показывающей величину давления пара в котле. Пружина манометра соединяется трубкой с паровым пространством котла и под давлением пара в котле действует па стрелку манометра при помощи рычага с зубчаткой на его конце. Обе системы манометров различаются между робою только устройством пружины. У манометров Бурдона эта пружина представляет из себя трубку овального сечения, во внутреннюю полость которой поступает пар из котла. При наполнении трубки паром, последний стремится превратить овальное сечение трубки в круглое, вследствие чего она стремится выпрямиться и приводить в движение стрелку. Чем выше давление пара в котле, тем более распрямляется трубка и тем большее давление покажет стрелка.
В манометре Шеффера и Буденберга (черт. 93) взамен овальной пружины имеется плоская пластинка, которая, при увеличении давления пара в котле,
выпучивается и, посредством ука- Черт. яз.
занной на черт. 93 системы рычагов, приводит в движение стрелки манометра.
При постановке манометра на котел, на циферблате его резкой, красной чертой отмечают то предельное давление пара, которое для этого котла может быть допущено, и превышать эго давление отнюдь не следует.
Для того, чтобы можно было наблюдать за тем—не превышает ли паровозная бригада допускаемого давления, на манометре свободно насажена еще одна стрелка, так называемая, контрольная. Она зацепляется шпиньком, имеющимся у показательной стрелки, и передвигается вместе с ней в сторону увеличения цифр циферблата. Когда же показательная стрелка двигается обратно, то шпинек расцепляется с контрольной стрелкой, и опа остается на месте, показывая наибольшее давление, которое было допущено в котле.
В известные строго установленные сроки правильность показания манометра проверяется сверкой его показаний с гак называемым контрольным манометром, хранящимся с особенной тщательностью в инструментальной депо.
Еще лучше производить проверку манометра по большему ртутному манометру, что и делается, обыкновенно, в мастерских.
Предохранительные клапаны. Во избежание превышения назначенного давления, на каждом паровом котле должны быть установлены по 2 предохранительных клапана. При повышении давления в котле выше предельною, предохранительные клапаны автоматически (сами собой) поднимаются, с шумом выпускают наружу излишек образовавшегося пара и тем предупреждают машиниста о грозящей опасности.
Каждый клапан состоит из двух главных частей—корпуса или коробки, укрепляемой на котле на фланцах, и помещающейся внутри коробки круглой крышки с направляющими ребрами, представляющей собой самый клапан.
Для того, чтобы уравновесить давление в котле, клапан должен быть сверху придавлен соответствующим грузом
Величину этого груза не трудно вычислить: пусть, например, площадь клапана равна 60 кв. сантиметрам, и давление в котле равно 12 атмосферам. Тогда на каждый квадратный сантиметр поверхности котла, а значит и на каждый квадратный сантиметр поверхности клапана, изнутри котла происходит давление, равное 12 килограммам, на всю же поверхность клапана, равную 60 квадратным сантиметрам, это давление будет 12x60 = 720 килограмм.
Чтобы уравновесить это давление, надо снаружи нагрузить клапан таким же грузом. Но так как поместить такой большой груз на клапан котла неудобно, то давление на клапан передают помощью рычага, благодаря чему, пользуясь разностью плеч рычага, можно уравновесить большую нагрузку сравнительно малым грузом.
Нагрузка рычага клапана при помощи груза обыкновенно и применяется на постоянных котлах, например, на котлах водокачек. Но на паровозе применение ее неудобно, вследствие колебаний и сотрясений паровоза при движении, и потому, вместо груза, на паровозах, обыкновенно употребляются пружины.
Рычажный предохранительный клапан. На черт 94 изображен рычажный клапан, устраиваемый на паровозах нормального типа. Клапан а удерживается на месте, вследствие давления па него пружины б, передаваемого при помощи рычага второго рода. Во избежание порчи пружины, она помещается внутри медного трубчатого футляра и одним концом укреплена к котлу паровоза, а с другого конца снабжается стержнем г с резь-бою, который проходит в имеющееся в конце рычага в отверстие и подтягивается барашком е. При навинчивании барашка, стержень поднимается вверх и растягивает пружину
отчего упругость пружины • возрастает, а предохранительный клапан прижимается к своему седлу с большей силой и препятствует выходу пара из котла.
Для выпуска пара из котла надо отвернуть барашек е в обратную сторону.
Для того, чтобы паровозная бригада, по легкомыслию или невежеству, не могла произвольно увеличивать нагруз-
Черт. ‘Ji.
ку на клапан, с целью увеличить давление в котле на стержень г, между верхним концом футляра пружины и рычагом, ставится распорная контрольная трубка д такой длины, что нажать пружину барашком е становится невозможно, и предохрани тельный клапан начинает тотчас же пропускать нар, как только давление в котле превысит назначенное и как только стрелка манометра перейдет за красную черту.
Чтобы эта трубка не могла быть укорочена без ведома лица, наблюдающего за правильностью установки клапанов, ini < гержне ? в самом верху ставится пломба на проволоке, без снятия которой невозможно свернуть барашек г и снять контрольную трубку.
Клапан Рамсоотома. Предохранительные клапаны Рамсбо-
клапаны передается без посредства рычага—от толстой и сильной спиральной пружины (чорт. 95), находящейся между двух клапанных коробок. При открытии клапанов пружина вытягивается на очень небольшую величину 2—5 м м.
При большом давлении в котле клапаны Рам-сботома ставятся с двумя пружинами.
Клапан Альфа. Значительное распространение получили пружинные клапаны системы „ I.
(черт. 96). Ус тройство и действие этого клапана таково: клапан состоит из коробки А. которая своим нижним фланцем соединяется с котлом. На верхнюю часть коробки I надевается на резьбе стакан Г с помещенной внутри его пружиной и самым клапаном /7. Давление пружины передается на клапан помощью стержня Д В стакане Гна некоторой высоте над клапаном устроены 4 отверстия г, идущие по окружности, и 4 отверстия к, проходящие накрест по S-л диаметру стакана. На верхнюю часть стакана Г надевается 5 плотно пригнанных шайб с небольшими отверстиями в них.
При повышении давления в котле выше нормального, клапан /> приподнимается и пар выходит из котла через образовавшееся кольцевое отверстие между клапаном и его седлом. Выходящий пар сначала поступает в камеру и затем из нее попадает в отверстия t и it. Из кольцевых отверстий i пэр проходит в камеру под шайбы а, оттуда постепенно и без шума уходит через отверстия в шайбах в а гмосферу.
Для урегулирования размера кольцевого отверстия для
выхода пара из под клапана на нижнюю коробку А навернуто кольцо О.
Нажатие пружины регулируется при помощи находящейся вверху клапана втулки з/с, которая может больше или меньше ввинчиваться в тело стакана, нажимая или отпуская пружину клапана.
Клапаны типа Альфа без шайб. По тому же типу устроены предохранительные клапаны Альфа без шайб.
Эти клапаны, типа Альфа, (черт. 97) состоят из ввернутого в чугунную коробку медного штуцера, на который навертывается сверху медный же стакан, в дне которого устроены 4 отверстия с, по которым пар из котла проходит под клапан.
Внутри стакана находится клапан и пружина, которая нажимает на него. Натяжение пружины регулируется находящимся в верхней части стакана нажимным болтом с контр-гайкой, а сбоку стакана укрепляется двуплечий рычаг, при помощи которого можно, в случае надобности, небольшим усилием нажать пружину снизу и выпустить часть пара из котла наружу.
Действие клапана таково: через прорезы г в нижней ча-
Чсрт. 97.
сги стакана пар давит на кольцевую поверхность клапана. Когда это давление превысит давление пружины—-клапан поднимается, и пар выходит в атмосферу частью в верхнюю
часть стакана, а частью через среднее и затем через боковые отверстия.
Для того, чтобы паровозная бригада не имела возможности сама нажимать регулирующую пружину и увеличивать давление в котле, между головкой нажимного болта и его контр гайкой ставится контрольная трубка, которая не дает возможности нажать пружину дальше известного предела.
Паропроводная труба и регуляторная головка. Образовавшийся в котле паровоза пар проводится из сухопарника к цилиндрам паровой машины при помощи регуляторной трубы и паропроводных труб. Регуляторная труба делается медная, железная или чугунная и состоит из двух частей: горизонтальной и вертикальной, называемой рауллнмрной иконкой (черт. 98). Горизонтальная часть трубы идет от сухопарника до передней решетки, где и заканчивается в дымовой коробке так называемой крестовиной, служащей для присоединения паровых труб, направляющих пар к цилиндрам паровой машины. На переднем конце регуляторной трубы напаяно чечевицеобразное постановочное кольцо, которое зажимается между передней решеткой и фланцем крестовины и таким образом получается вполне надежное соединение.
Другой конец горизонтальной части паровой трубы при помощи конического кольца соединяется с вертикальной ее частью или регуляторной головкой.
Регуляторная головка делается, обыкновенно, чугунной и в верхней своей части имеет отверстие, служащее для прохода пара из сухопарника в паровую трубу. Это отверстие закрывается или плоской медной поползушкой, называемой регуляторным золотником, или круглым регуляторным клапаном. Открытие и закрытие отверстия в регуляторной головке производится при помощи регуляторного вала, который одним концом входит в прилив регуляторной трубы и системой рычагов и тяг соединяется с регуляторным золотником или клапаном, а другим концом проходит сквозь сальник на лобовом листе котла и оканчивается здесь регуляторной ручкой. Приводя в то или другое положение ручку регулятора, машинист может по желанию открыть или закрыть отверстие в головке регулятора и либо впустить пар в паровую трубу, либо прекратить его поступление туда.
Регуляторный золотник. Площадь отверстия в регуля горной головке, служащего для впуска пара, делается равной приблизительно J/?o площади поршня. Поэтому и площадь плоскою регуляторного золотника, который закрываеч эго отверстие, довольно велика и, при давлении в котле в 10—12 атмосфер, регуляторный золотник прижимается к своей головке с большой силой, преодолеть которую рукой машиниста было-бы очень трудно.
Поэтому, для облегчения передвижения, регуляторный золотник (черт. 98) делается из 2-х частей. Из большого золотника .1 и малого золотника />.
Большой золотник снабжен прорезом, равным по размеру одному из двух отверстий б, устроенных в регуляторной головке и двумя малыми прорезами и1, в виде щелей.
Малый золотник снабжен двумя неравными отверстиями а, довольно значительного размера.
При открытии машинистом регулятора, сначала начинает передвигаться малый золотник и передвигается до тех пор. пока выступ его г не' захватит большого золотника и не станет тянуть его вниз. В это время отверстия в малого золотника совпадают с щелевыми отверстиями а' в большом золотнике и часть пара из котла проходит через них внутрь паровой трубы.
Как только пар через эти малые отверстия поступит в регуляторную трубу, он начинает давить на большой золотник как со стороны котла, так и со стороны регуляторной
трубы. Нажатие большого зо киника на головку ослаб тяется, и золотник, как говорят, разгружается или уравновешивается.
При дальнейшем движении ручки регулятора малый золотник своим выступом i увлекает большой золотник вниз, открывая верхнее отверстие 6 регуляторной головки для впуска пара. В то же время прорез «, имеющийся в большом золотнике, совпадает с другим отверстием И в регуляторной головке, и пар начинает поступать в регуляторную трубу также и через это отверстие.
Движение большого регуляторною золотника направляется при помощи боковых ребер или закраин регуляторной головки, а движение малого золотника направляется такими же закраинами, имеющимися на большом золотнике. Чтобы оба золотника плотно прижимались друг к другу и к зеркалу регуляторной головки, когда в котле нет пара, позади малого золотника имеется плоская пружина. Устроить для прижатия золотника более жесткое соединение нельзя, потому что иногда, по недосмотру машиниста, может случиться, что при движении паровоза с контр-паром наружный воздух будет всасываться через цилиндры в паропроводную трубу и, отжимая золотник, будет входить в котел. Если-бы у регуляторного золотника не было пружины, а было жесткое соединение, то золотник не мог бы отжаться, и паропроводная трупа от повышения в ней давления могла бы разорваться.
Регуляторный клапан. Вместо регуляторного золотника иногда устраивается регуляторный клапан, вид и устройство которого показаны на чертеже 99 (стр. 129).
Регуляторный клапан представляет собой двойной клапан, у которо! о площадь верхней тарелки несколько больше площади нижней. Сделано это для того, чтобы клапан прижимался к своему седалищу избытком давления пара на верхний клапан, но лишь настолько, чтобы его легко было приводить в движение. Действительно, пар давит и на верхнюю и на нижнюю тарелки клапана, но благодаря тому, что верхняя тарелка несколько больше, на нее больше приходится и давления пара. Поэтому такой клапан является почти уравновешенным и при открытии клапана приходится преодолевать только разницу между давлениями па верхнюю и нижнюю тарелки клапана.
Для того, чтобы при таком клапане регуляторная труса не могла разорваться в случае применения контр-пара, клапан насаживается на своем стержне свободно и при увеличении давления в грубе, при контр-паре, может несколько приподняться вверх, впуская излишек давления в когел.
Как регуляторный золотник, так и регуляторный клапан возможно тщательнее пригоняются, пришабриваются и притираются к своим рабочим плоскостям, после чего плоскоеп
пригонки испытывается наливанием воды внутрь головки Толщина плоского регуляторного золотника не должна быть менее 12 м м.
Возможно тщательная пригонка регуляторной юловки требуется потому, что иначе, при стоянке паровоза под паром,
пар может постепенно собраться в цилиндрах паровоза и привести его в дви* жение.
Во избежаниета-ких случаев, при постановке паровоза в депо в горячем состоянии, надо, уходя с паровоза, обязательно открыть продувательные краны, на гот случай, чго если регуляторный золотник случайно и пропустит немного пара в цилиндры, то этот пар уйдет через продувательные кра ны и п< будет в состоянии привести паровоз в движение.
П роду в а тел иными же кранами пользуются и для проверки тщательности пригонки регуляторного золотника или регуляторного клапана: если при закрытом регуляторе из от-
Черт. 99.
в?регий открытых продувательных крапов не выходит пара
яьачит регуляторная головка пригнана хорошо и пропуска пара нет.
Так как регуляторная головка и паропроводная груба вместе с их приводом скрыты внутри котла и недоступны постоянному наблюдению, то //«до пользоваться каждым случаем открывания с\запарною колпака для осмотра головки и особенно (ля проверки правильности сборки привода от регуляторного вала к регуляторному золотнику или клапану. Надо самым гщательным образом просмотреть: все ли тяги и со
единения исправны, во всех ли соединениях правильно по
ставлены валики, снабжены ли эти валики разводными чеками или шпильками, во избежание выскакивания их и разведены ли эти чеки или шпильки нужным образом.
Вместе с тем, однако, во время следования с поездом такая порча регуляторного юлотника, когда его нельзя бывает закрыть, не должна пугать машиниста и не должна вызывать требование вспомогательного паровоза. В подобном случае вполне возможно следовать далее, регулируя поступ
ление пара в цилинд
Чпрт. 100.
ры при помощи паро-ра с п редел и тельного золотника.
Регулятор Царя. На паровозах новейших типов, например, на пассажирских паровозах типа 1-3-1 „Прери", построенных Сормовским заводом, вместо регуляторе в в ы шеу каза н -пых конструкций,устраиваются регуляторы Цара.
Регулятор Цара (черт. 100) состоит из односедельного клапана /7, посреди которогоустроенеще другой маленький клапан в. Когда регулятор закрыт, оба клапана прижимаются к своим гнездам давлением паравкот-ле. При открытии клапана сначала от крывается малый клапан в и пар через открывшееся отверстие проходит под нижний клапан б Эта нижняя часть
клапана сделана в виде поршня и помещается в особом цилиндре и, заключающемся внутри регуляторной головки Когда пар через отверстие малого клапана проходит i цилиндр <т. то он разгружает большой клапан б, вслед
ствие чего последний уже легко приподнимается при дал»
нейшем открытии регулятора, и пар из котла поступает в головку через кольцевое отверстие о. Пар, попавший в цилиндр ci, также проходит в регуляторную трубу через отверстие nt внизу цилиндра а, между стенками цилиндра и нижней поршневой частью клапана и через особые устроенные отверстия в ней.
Благодаря такому устройству, открытие клапана 6 происходит медленно и постепенно, вследствие чего и троганье паровоза с места также происходит плавно, без каких либо толчков. Кроме того, к преимуществам регулятора Цара надо отнести то, что пар берется из самой верхней точки парового колпака, а также то, что клапан а регулятора Цара, как односедельный, гораздо легче подвергае тся пригонке и притирке.
Паровые трубы, служащие для подвода свежего пара от крестовины регуляторной трубы к золотниковым ящикам цилиндров, а также рессиверные трубы паровозов Компаунд и трубы, отводящие отработанный пар в конус, делаются из чугуна, железа и меди. Чугунные трубы употребляются на некоторых сериях паровозов, служат долго и исправно, но очень тяжелы и громоздки, а потому требуют слишком много работы при их перестановке. Наиболее употребительны медные трубы, которые легки, хотя и не отличаются прочностью, не дают трещин при их креплении и легко поддаются починке заплатами. Недостаток их—слишком большая цена. В последнее время начали распространяться железные паропроводные грубы, которые с прочностью чугунных труб соединяют легкость медных, однако, к сожалению, очень немногие заводы берутся за изготовление таких труб и на рынке их не имеется.
Паровые трубы соединяются с крестовиной регуляторной трубы и с фланцами отверстий в золотниковой коробке цилиндров при помощи медных или чугунных, чечевицеобразных, постановочных колец и требуют особенно тщательной пригонки и притирки их соединений.
Вследствие напряженной работы паровых труб в них появляются надрывы и трещины.
Паровые трубы, давшие трещину, исправляются запла-. тами или заваркой их сварочными аппаратами. В медных трубах допускается починка поврежденных частей вставкой цельных звеньев, а также постановкой заплат на заклепках и припое.
Толщина медных паровпускных и рессиверных труб не должна быть меньше 2‘/а м м., а паровыпускных меньше Г з м/м., и соответственно для железных I1/2 м/м. и 1 м''м-
Чугунные трубы не должны быть тоньше 5 м/м. и толще 10 м м.
Все трубы после ремонта должны испытываться гидравлическим давлением; при этом паровпускные трубы испыты
ваются давлением в 20 атм., рессиверные на 12 и паровыпускные на 8 атмосфер.
Свисток. Для подачи с паровоза звуковых сигналов на котле паровоза устраивается свисток. Свисток паровоза нормального типа (черт. 101) состоит из пустотелой колонки, внутри которой находится клапан, прижимаемый к своему
Черт. 101.
седлу пружиной, и давлением пара открывающийся из будки машиниста при помощи системы рычагов.
Над клапаном помещается опрокинутый вверх дном медный стакан с 2 вырезами по бокам для выхода пара. При выходе пара из котла он с силой ударяется в края стакана, отчего происходит резкий и сильный звук, которым и пользуются для подачи сигналов.
Свистки на паровозах бывают очень разнообразных размеров и конструкций. Иногда устраивается два свистка, бо лее слабым пользуются в обыкновенных случаях, а более
сильным—в случаях внезапной тревоги или опасности и в случае необходимости подать сигнал издалека.
Привод к свистку должен быть обязательно соединен с приводом для сигнальной веревки, при помощи которой подаются паровозной бригаде в случае нужды сигналы с поезда.
Форсунки. При нефтяном отоплении для пульверизации или распыления поступающей в топку нефти употребляются особые приборы, называемые форсунками. В большинстве форсунок распыление нефти производится с помощью пара. Пар, поступая в форсунку, встречается с нефтью, перемешивается с ней и выбрасывает ее из форсунки в виде снопа мелких брызг, которые, встречаясь в топке с нагретым воздухом и раскаленной кирпичной кладкой, быстро загораются и горят сильным пламенем. Систем форсунок очень много, но наиболее распространенными из них надо считать форсунку Уркгардта и форсунку Данилина.
Форсунка Уркгардта устроена следующим образом (черт. 102)
В чугунный или иногда медный корпус 1, оканчивающийся конусом /7, входит второй конус В Корпус 1 имеет сбоку 2 отверстия. Первое служит для поступления нефти, второе—для продувки нефтяного конуса паром в случае его засорения. Корпус форсунки снабжается фланцем, служащим для установки форсунки на шпильках и для регулировки ее направления. Внутренний конус служит для подведения пара, нужного для распыления нефти. Он проходит через сальник, имеющийся в задней части корпуса форсунки, и может передвигаться в нем взад и вперед. Своим передним концом, пригнанным к внутренней поверхности нефтяного конуса, он может плотно закрывать отверстие, предназначенное для выхода нефти. Передвижение конуса В производится при помощи хомута, зажимающего паровой конус и приводимого в движение помощью двуплечего рычага.
Рычаг приводится в движение при помощи винта, конец которого выведен в будку машиниста с левой стороны. При вращении винта но часовой стрелке винт ввинчивается в гайку, длинное плечо рычага поднимается кверху, и конус, захваченный хомутом, передвигается вперед и закрывает нефтяное отверстие. При движении против часовом стрелки происходит открытие нефтяного отверстия
В заднем конце парового конуса имеется отверстие, заглушенное пробкой и служащее для прочистки конуса в случае засорения, а сбоку устроено отверстие для подвода пара.
Форсунка Данилина (черт. 103) похожа на форсунку Урк-гардга, но устроена проще ее. Оба конуса этой форсуйки
неподвижны, а приток нефти и пара регулируется только при помощи вентилей, находящихся на подводящих их трубках. Пар поступает во внутренний конус, а нефть поступает в н 1ружный конус.
Кроме того, внутрь нефтяного конуса проведена небольшая отдельная трубка, служащая для подвода воздуха в форсунку. Эта трубка имеет большое значение в отношении правильности горения форсунки и расхода ею топлива.
Американская форсунка. На паровозах американского завода /яс // щнни, работающих па многих дорогах русской Сети, установлена своеобразная форсунка не с кольцевыми, а с плоскими отверстиями для пара и нефти. Форсунка (черт. 104) представляет собой чугунную коробку, разделенную па двг части. В верхнюю часть поступает нефть, которая выходит через довольно широкую щель .1. В нижнюю часть форсунки поступает пар, который выходит через узкую щеп. />. подхватывает струю нефти и распыляет ее. Ример паровой щепи регулируется при помощи передвижной пластин ки If. Эта форсунка проста по конструкции, но расход пар:
I :<
для пульверизации нефти у нее несколько ^больше, чем у форсунок Уркгардта и Данилина
При употреблении форсунок всех систем нефть по годится к форсунке из тендерного бака при помощи резинового или металлического гибкого рукава, а пар подводится из так называемой пароразборной колонки, помещенной внутри будки.
Пароразборная колонка представляет собой небольшую чугунную трубку, снабженную отростками с запорными вентилями на них. В ко-
лонку поступает из котла пар и через отростки отво дится из нее для того или другого назначения, как-то для пульверизации нефти, для продувки форсунки, для подогревания нефти в блке тендера, для заправки другого паровоза и проч
Форсунки вводя гея в топку котла форсуночный втулок,
Черт. НИ
или через особо назначенный для того или же ус га на вливаются под нижней
топочной рамой
Форсуночный в гулок представляет собой кусок трубы, проходящий через лобовой лист кожуха и заднюю стенку
топки ниже шуровочного отверстия,
Для правильности горения форсунки большое значение имеет тог или другой уклон ее оси и потому все форсунки устраиваются так, чтобы имелась возможность регулировать этот уклон Кроме того, форсунка устанавливается, обыкновенно, гак. чтобы передний ее конец немного не доводил до конца форсуночного втулка.
При работе форсунок производится почти полное сгорание топлива. Хорошее горение форсунки характеризуется светлым ярким огнем в гонке и отсутствием выделения темного дыма из дымовой трубы. Если же из трубы выделяется темный или еще хуже черный дым, то эго свидетельствует, что происходит неполное сгорание топлива, часть которого, не сгоревши, уносится в атмосферу.
При л»iH'ttuuiuii (jio/икки. особенно после ее внезапного шпушпия, надо быть очень осторожным и л/я' ршр./пигьно отьрыпипп, гчфин. дли выт’ягивапия из тонки topni>fn.r газов, так как иначе происходит взрыв нефтяного газа в топке, и липо, зажигающее форсунку, может получить очень болезненные <>>! огп.
ГЛАВА VII.
Инжектор и питание котла.
Так как при работе паровоза расходуется в час до G000- 7000 килограммов пару, то необходимо за то же время подать в котел такое же количество воды. Для питания
котлов паровозов в настоящее время пользуются преимущественно особыми приборами, называемыми инжекторами, которые при помощи пара подают в котел воду, нагретую до 80—100°С.
Во избежание остановки в снабжении котла водой, при
порче инжектора, на каждом паровом котле устанавливаются два инжектора—один с правой стороны, другой—елевой.
На новых пассажирских паровозах типа Пасифик б. Владикавказской дороги, имеется даже 3 инжектора, из которых 2 больших работают периодически при нужде пополнить котел большим количеством воды, а третий— малый инжектор работает постоянно во время движения паровоза.
1е истине инжектора основано на превращении тепловой терши, выделяющейся при обращении пара в воду, в знер-
1чю «шжхщхю, которая и заставляет смесь пара и воды по-
ступать в котел,преодолевая встречное противодавление из котла.
Схема устройства инжекторатакова(черт. 105): внутри цилиндрической коробки, открытой с обоих концов и имеющей два отростка,
ЧорТ. !<):>.
помещены гри конуса о, *. и /, вершины которых лежат на одной прямой. Два первых конуса расположены по одному направлению, а третий в обратном направлении.
По трубе А в первый конус и далее в камеру Ь’ поступает пар из котла. По трубе 8 в камеру Б поступает вода из тендера. Из камеры Б смесь пара и воды поступает во второй конус «, из него в третий ?, и из третьего конуса по трубе К в котел.
Поступающий из котла пар, пройдя через первый конус, попадает в камеру Б, где сталкивается с холодной водой, поступившей из тендера. При этом нар озглаж хается и, пе-uejro id в волу, выделяет из себя всю ту скрытую теплоту, кото-
рая была затрачена ни ею образование из при чем, как мы уже знаем, каждый килограмм пара выделяет 537 еди-
ниц теплоты.
Часть ви (слившейся теплоты идет ни но.рцреванне воды, иавиал же часть обращается в и:ил(с\щут шертю. которая и
гонит смесь чара и- воды в питательную трубу и оттуда в котел. преодолевая противоположное давление из котла.
Зная, что каждая единица теплоты способна произвести механическую работу, равную 424 килограммометрам, мы можем вычислить ту силу, с которой движется вода по питательной трубе, и противоположное ей давление пара из котла.
При 8 атмосферах давления в котле лар входит в конус инжектора со скоростью около 700 метров, или 700x1000 миллиметров в секунду. При диаметре отверстия конуса в 7 м/м., его площадь будет 38 квадратных миллиметров. При указанной скорости через конус инжектора в секунду пройдет об‘ем пара, равный 38X700x1000—26.600.000 кубич. миллиметрам или 0,0266 куб. метра пара.
Так как 1 килограмм пара при 8 атмосферах давления занимает об'ем. равный 0,2266 куб. метра*), то 0,0266 куб. метра пара будут весить ^^||^=0.117 килограмма.
Когда это количество пара обратится в воду, то оно выделит скрытую теплоту в количестве 0,117x537=63 единицы теплоты.
Эти 63 единицы теплоты могут произвести механическую работу, равную 63X424=26712 килограммометрам.
Это и бу jem работа, eoeepniae.uaл силой пара по направлению движения во 1н.
Но движению воды в котел противодействует обратное стремление воды из котла в питательную трубу, силу которого мы также можем определить. Именно: согласно имеющимся данным при 8 атмосферах давления вода стремится выйти из котла в питательную трубу со скоростью около 150 метров в секунду. Если площадь сечения трубы будет равна 10 квадратным сантиметрам, или 0,001 квадр. метра, то в течение 1 секунды через трубу пройдет об'ем воды, равный 0,001x150=0,15 куб. метра.
Так как вес 1 куб. метра воды равен 1000 килогр., то вес указанного об'ема воды будет 0,15X1000=150 кило-1 раммов.
Таг как эта вода стремится двигаться со скоростью 150 метров в 1 секунду, то производимая ею работа будет равна: 150 килограммов X150 метров=22500 килограммометров.
Таким образом, мы видим. что в то время, как работа нора, тндщсга смесь воды и пара в котел, равна 26712 килограммометрам, противоположная ей работа воды равна только 22506 килограммометров и. следовательно^ перевес остается на стороне работы пара, отчет смесь воды и пара и поступает внутрь гаг тли.
При приведении в действие инжектора работа пара не сразу может преодолеть работу воды и первое время нар, » Смотри таблицу и главе I
увлекая воду из камеры /» (черт. 105) проходит в камеру Г и по трубке ,/ вытекает наружу. Но когда пар, выходящим из конуса />, приобретет известную скорость и силу, то струя пара и воды из 2 го конуса перестает попадать в камеру /'и выходить через трубку I, а проходит прямо в отверстие 3-го конуса и оттуда в котел.
Как только по той или другой причине подача воды в котел прекратится, вода тотчас попадет из 2-го конуса в камеру Г и, выходя по трубке /, даст знать, что инжектор перестал работать. Поэтому трубка I и называется весшопои /н/)\ бон.
Для правильного действия инжектора необходимо, чтобы температура поступающей из тен дера воды не была слишком высока. При слишком горячей воде пар, поступая в камеру />, не будет в достаточной мере охлаждаться, вследствие этого он не выделит нужного для работы инжектора количества скрытой теплоты и инжектор не будет работать.
По этой же причине не работает инжектор и тогда, когда конуса его и корпус слишком нагреты. В этом случае для того, чтобы инжектор начал работать, его следует охладить.
Инжекторы различаются друг от друга но номерам. Номер же инжектора определяется диаметром отверстия конуса. Инжектор, у которого конус имеет диаметр отверстия 7 м/м, считается № 7, при диаметре отверстия 9 м м, будет № 9 и т. д.
По расположению своему па котле инжекторы делятся на нагнетательные и всасывающие.
Нагнетательные инжекторы помещаются под площадкой будки паровоза, и вода поступает в них из тендера по резиновому рукаву самотеком, поэтому эти инжекторы не так чувствительны к колебаниям упругости пара в котле и у них наблюдается меньше неисправностей, но зато они совершенно недоступны для осмотра во время хода поезда и легко замерзают в холодное время года.
Всасывающие инжекторы располагаются на лобовом листе котла паровоза и всасывают воду из тендера на некоторую высоту. При пускании в ход инжектора паровой клапан открывается сначала не.мшно и пар поступает в камер} /» в виде топкой струи. Эта струя пара захватывает с собой из камеры /»' (черт. 105) воздух и производит как в камере Л’, так и в трубе В разрежение, т. е. давление здесь делает ся меньше атмосферного. Тогда вода в тендере, находясь под давлением атмосферы, стремится заполнить образую щуюся пустоту, поднимается по трубе И и заполняет каме ру />’. Отсюда вода захватывается паром и гонится им во 2-й конус. Так как струя пара еще очень мала, то образующаяся в инжекторе сила не в состоянии поднять ни гл
тельного клапана. ,и вода начинает выливаться из вестовой трубы. Тогда паровой клапан открывают аюершенпо, пар поступает в камеру /> сильной струей, сообщает воде нужную для поднятия питательного клапана силу, и вода начинает поступать в котел
Типы инжекторов очень разнообразны, но во всяком инжекторе всегда имеется на-лицо его главные части: 3 конуса, паровая, водяная, вестовая и нагнетательная трубы и питательный клапан.
Для примера рассмотрим инжектор Фридмана „класса R. S.u, имеющий в настоящее время большое распространение на паровозах русской сети железных дорог (черт. 106 и 106-а).
Пар из котла по трубе подводится в паровую камеру I инжектора. Впуск пара из паровой камеры А в инжектор производится при помощи особой формы клапана и. В первом паровом конусе в, кроме большого центрального отверстия, имеются еще небольшие отверстия, расположенные по окружности и служащие тля засасывания воды. Когда мы, посредством имеющейся рукоятки, открываем нем мне клапан и, то центральный стержень его не выходит еще из среднего большого отверстия конуса в, но в то же время открываются малые боковые отверстия, и пар из паровой камеры I проходит через них, захватывает воздух из водяной камеры /» и гонит его во второй конус «. Вследствие образующегося разрежения в водяной камере /> вода из тендера через резиновый рукав и всасывающую трубу начинает поступать в водяную камеру /> и оттуда гонится паром во второй конус «, попадает в водоотводную камеру / и начинает вытекать наружу через вестовой клапан 1 и вестовую трубу 7. Тогда поднимают CtuiepittellUO рукоятку парового клапана инжектора. Центральный стержень клапана а открывает среднее отверстие конуса «, и пар широкой струей поступает во второй конус «, конденсируется, и образовавшаяся при конденсации пара движущая сила гонит воду во второй конус Приобретая большую скорость и силу, вода уже не вытекает через вестовую трубу, а поступает в питательную камеру £' и, благодаря полученной силе, поднимает питательный клапан и устремляется в котел паровоза.
На всасывающей трубе этого инжектора имеется запорный крап внутри которого заключена проволочная сетка. Эта сетка, служащая для удержания всяких посторонних тел, могущих попасть в инжектор с водой из тендера, легко вынимается и очищается и на деле оказывается в высшей < н'пени полезной.
В этом инжекторе имеется еще дополнительный не видный па чертеже небольшой клапан, который начинает рабо-inn. при установившейся работе инжектора и служит для увеличения об'ема поступающей в котел воды.
ГН)
’Ippi. foK,
Черт Нм-' a.
i'd
Инжекторы Башкина и Зяблова. Все инжекторы вышеописанного типа при накачивании воды, а также иногда и во время их работы, теряют пар и воду через вестовую трубу. Потеря воды инжекторами через вестовую трубу колеблется от 4 до 8°/°, кроме излишнего расхода воды, причиняет еще много неприятностей, так как вытекающая вода образует лужи и грязь на веере депо, а зимою заливает и покрывает веерные и станционные пути коркой льда. Этот недостаток и старались устранить изобретатели Башкин и Зяблов, конструируя инжектора своей системы, которые в настоящее время довольно широко распространены на дорогах С. С. С. Р.
I данное отличие этих инжекторов от других систем заключается в том, что инжектора соединяются с водяным баком тендера, вместо олиоб,—,т\.ии водяными трубами. Одна из них (.Шена*—во юприемнин примыкает, как и обыкновенная всасывающая груба, к камере /> инжектора (черт 105), другая лабавншемышп по вводится к водоотводной камере инжектора вход пар и во та не выбрасывается наружу, а через добавительную трубу уходят в бак тендера и таким образом сберегается. Когда же работа инжектора установится, то действием струи воды, проходящей по его конусам, происходит присасывание по добавительной трубе некоторого добавочного количества воды в камерх 5 и далее в котел паровоза, чем и увеличивается подача инжектора.
Таким образом, при пуске инжектора в ход добавитель-ная труба и играет роль вестовой, а при установившейся работе она исполняет роль добавительного приспособления вместо дополнительного клапана в инжекторе Фридмана
Так как установка на паровозе еще двух лишних труб с соединительными рукавами нежелательна, то для устранения такого осложнения конструкция инженера Башкина и Зяблова устраивается с перекрестными трубами, как указа но на черт. 107. Дая этого добавительная труба 1 левого инжектора соединяется со всасывающей трубой Г правого инжектора, а добавительная труба /> правого инжектора с всасывающей трубой В левого инжектора и, таким образом между паровозом и тендером остаются только два рукава I и К.
Такое соединение труб оказывается еще полезным в том отношении, что при качании одним инжектором, напри мер правым, вода через добавительную трубу В засасыва ется и из левой всасывающей трубы, и таким обрезом в зим нее время предотвращается замерзание рукава и труб пера ботающего инжектора.
Если требуется пустить в ход сразу оба инжектора, то краны мс и .1 на добавительных трубах закрываются j от
крываются краны ./ и /.• на вестовых трубах (J/), и инжектора работают, как обыкновенные.
О работе инжектора бригада может сулить но слуху и по состоянию добавительных труб 1 и Я. При пуске в ход инжектора добавительная труба должна быть горячей, а когда инжектор закачает, то она становится холодной. Кро-
Черт. 107.
ме того, для того, чтобы убедиться в правильности работы инжектора можно пользоваться для контроля вестовыми трубами (I/.), открыв клапаны л и к. Обыкновенно же эти трубы для сбережения пара и воды должны оставаться за г рытыми.
Иногда, вместо перекрестных труб, устраивается трехру-кавпое соединение, при котором обе добавительные трубы соединяются в одну дополнительную трубу Я, как показано Il i черт. 107 пунктиром.
При । ре х рука ином соединении оба инжектора совершенно нгывисимы друг от друга, и отпадает необходимость
выключать добавительныг грубы при пуске сразу двух инжекторов. В последние годы за границей нашли себе усиленное применение инжекторы, работающие мятым паром.
Вопрос о питании котлов инжекторами был весьма подробно обследован американским инженером М. Е. Уэльсом, который посвятил ему значительную часть своего сочинения „Уход за паровозными котламиРезультат его обследования в кратких словах сводится к нижеследующему: При питании котлов паровозов инжекторами надо быть всегда очень осторожным « пали все i ли помнишь^ что неправильно! пользование инжектором гол щет в котле быстрое изменение температуры и затем неравномерность ее в различных частях котла, что « является не только иавпой причиной течи труб паровоза, но и причиной более серьезных повреждений и разру тения чаете и паровозных котлов.
Кусок железа или стали может быть охлаждаем известное число раз без уменьшения его прочности. Точно также равномерное нагревание или охлаждение котла не должно вызывать корчи металла, из которого построен котел. I !о если мы будем охлаждать одну часть котла, не охлаждая в то же время другие его части, то, конечно, в стенках котла появятся и огромные напряжения, которые будут расстраивать швы котла и его дымогарные трубы.
Между тем питание котлов при помощи инжектора именно, и создает разницу температуры в различных местах котла и, вызывая неравномерное сжатие и расширение частей его, ведет к их расстройству и повреждению.
Холодная вода вообще всегда стремится опуститься на дно, а горячая подняться кверху. Что это действительно так, мы убеждаемся многочисленными опытами нашей повседневной жизни. Особенно наглядно мы можем убедиться в этом, если станем в ванну, наполненную горячей водой, и пустим затем туда струю холодной воды. Мы сразу почув ствуем холодную воду у своих ног и ясно ощутим разницу температуры верхнего и нижнего слоя воды.
Происходит это оттого, что холодная вода плотнее и. следовательно, тяжелее горячей и потому опускается на низ.
В большой плотности холодной воды все, вероятно, имели случай не раз убедиться, наблюдая за работой котла. Когда котел после промывки наполнен холодной водой и в стекле его имеется, например, 5 сайт, воды, то после заправки котла, когда вода нагреется, вы видите, что она подними ется в стекле еще сантиметров на 5, хотя количество вод| в котле осталось то же самое. Это показывает, что вода так же, как и все прочие тела, при нагревании расширяется и, следовательно, будучи взята в том же об'еме вены меньше.
В котле паровоза холодная вода, подаваемая инжектором, также старается опуститься на дно и охлаждает нижнюю часть его и нижние ряды дымогарных груб.
Насколько значительно изменяется температура воды в котле при работе инжектора с достаточной убедительностью показывает следующий опыт, произведенный американским инженером Викторе том
В котел, над которым производились наблюдения, были вставлены 4 термометра: 1-й—у поверхности воды, 2-й—по оси решетки, 3-й—на уровне нижних труб и 4-й— на уровне нижних люков. В топке- котла имелся огонь, сифон был открыт и давление пара было около 12 атмосфер. Когда измерили при таком состоянии котла температуру на разных уровнях его, то нашли, чго температура на всех уровнях была приблизительно одинаковая— именно около 188°.
Затем пустили в ход инжектор и когда, по истечении 8 минут его работы, измерили вновь температуру воды на указанных уровнях, го нашли, что на уровне 1-го термометра температура упала на 9°, на уровн/2-го—на 30е, на уровне 3-го—на 50 и на уровне 4—на 60е.
Этот опыт ясно показывает, насколько сильно охлаждается нижнее пространство котла но сравнению с верхним. При этом было еще замечено, что та сторона котла, на которой работал инжектор, охлаждалась гораздо сильнее, чем противоположная сторона.
Такое значительное неравенство температур воды в разных частях котла, создающееся при работе инжектора, и является одной из главных причин течи труб паровозных кот лов. Поэтому, главной задачей правильного питания котла является поддержание вверху и внизу котла по возможности одинаковой температуры.
Результаты этих рассуждений подтверждаются действительной практикой, и старые машинисты, помнящие то время, когда на паровозах, вместо инжекторов, работали насосы, приводимые в движение от движения крейцкопфа и когда не было возможности питать котлы на стоянках, говорят нам, что в то время дымогАрные трубы служили гораздо исправнее, То же самое подтверждает нам и опыт Юго-Западной английской дороги, где инжектора систематически заменяются насосами, накачивающими в котел воду, подогретую в дымовой коробке отработанными газами.
Действительно, в то время как вода в котле при 12-ти атмосферах имеет температуру, равную 184 е, вода, подаваемая инжектором, имеет всего около 80е. и для уравнения температуры этой воды с водой, находящейся в котле, ее надо нагреть на 100е, т.-е. затратить на каждый килограмм ее 100 единиц тепла.
Если это бутет сделано при помощи усиления огня в топке и поступающая вода будет быстро подогрета, то температура в разных частях котла будет поддерживаться более однообразной, если этою сделано пе будет, то холодная вода будет садиться на дно, будет охлаждать нижние трубы и вызовет их укорачивание, а вследствие этого и их течь. Новые трубы может быть не потекут первую, вторую, третью, десятую, может быть двадцатую поездку, но в конце концов от многочисленных охлаждений и сокращений при непра-вильном питании котла концы труб ослабнут в решетке и начнут течь.
Таким обрало.ч решение вопроса о npai ильном питании катан сводитеи тому, чтобы качать воду инжекторами в котел, нисколько ото возможно, только в то время, ко/ ю паровой и дет с паром дд всячески избе о н/п. накачивании воды при езд/ без пара и при сто нике паровоза.
Если же все-таки неизбежно будет нужно подкачать воды при закрыто >1 ре/улншоре. то при атом долмсеп. но кранне ft мере, иметься горошин июнь е, топке и во ере мн работы инжектора Ю.гмсен быть открыт сифон.
По тем же соображениям по прибытии с поездом на станцию своего или оборотного депо необходимо иметь в стекло возможно больше воды, а при передвижении по станционным путям в депо, бригада, пользуясь случаем обязательно должна еще подкачать воды в котел с тем, чтобы сдать паровоз по возможности с полным стеклом воды.
Подкачивание воды в котел при стоянке на станции или пос.и тою, как паровоз умев поставлен в дено. а в особенности после поту тки он/я в топке, является в высшей степени вредным и служит одной ил /лавни.г причин течи труб котла.
Безусловно вредным также является и накачивание воды в' котел сразу большими порциями, наоборот, количество воды, подаваемой инжектором за один раз, должно бытт возможно меньшим.
На основании указанных соображений подачу воды в котел лучше всего производить инжектором небольшого калибра, который бы работал во все время движения паро воза. Такой опыт, как указано выше, в России и сделан на новых пассажирских паровозах б. Владикавказской дороги ти па Пасифик, где, кроме 2-х больших всасывающих инжекторов, служащих для периодического давления значительного количества воды, имеется еще 3-й малый нагнетательный инжектор, назначение которого работать непрерывно во вс время движения паровоза.
ГЛАВА VIII.
Промывка и продувка паровозов и наблюдение за их состоянием.
Как уже было упомянуто в главе о порче частей паровозных. котлов, вода, употребляемая для питания котлов, в большей или меньшей степени, содержит в себе разнообразные посторонние примеси. Эти примеси частью состоят из растворенных в воде и химически соединенных с ней различных солей и кислот, а частью являются в виде чисто механических примесей грязи, ила, глины и мелкого песка.
При испарении воды в котле, растворенные в ней соли не уносятся вместе с паром, а остаются в воде и чем больше котел испарил воды, т. е. чем больше верст сделал он г>т начала его работы, тем более насыщенной различными солями становится его вода.
Насытив воду соли начинают выделяться из воды и сначала собираются в верхней части, котла в виде мути, а затем, при стоянке паровоза в депо оседают на внутренней поверхности котла, образуя тот слой накипи, который, как мы видели, является столь вредным для котла.
Вместе с выделяющимися из воды солями на части котла оседают и те механические примеси, которые находятся в воде; они еще более увеличивают слой накипи и особенно загрязняют низ цилиндрической части котла и промежутки между стенками топки, образуя иногда в этих местах так называемые завалы.
Лица, знающие насколько грязна бывает порой вода горных рек Кавказа, когда количество механических примесей доходит до 15—20% об'ема воды, легко должны представить себе возможность образования таких завалов, а познакомившись с теми крайне вредными последствиями, которые оказывает на состояние котла присутствие накипи и тем более присутствие таких завалов, они должны понять и крайнюю необходимость содержать котел паровоза в возможно чистом виде. ,
Кроме порчи частей котла, загрязнение воды вызывает бурление и крайне неспокойное кипение ее в котле и выкидывание частиц грязной воды вместе с паром через регуляторную трубку в цилиндры, во избежание чего становится невозможным открыть полностью регулятор и использовать всю мощность паровоза.
Ч тобы избавиться от всех вышеуказанных вредных явлений. вода в котлах паровозов периодически сменяется, а самый котел при этом возможно тщательнее очищается от грязи и накипи и промывается чистой водой. В зависимости <н качеств и чистоты питательной воды сроки промывки
паровозов бывают различны и определяются обыкновенно пробегом от 550 до 1600 километров, а иногда и несколько более.
Промывка паровоза ///я* (сшавдлеш собой одну из самых-еазкнейши.г работ но уходу за нароволом^ а наблюдение ла сеое-временн-остью и Ш1ццшел1>нистыо при.имени составляет одну ил самых иавних обязанностей паровозною наитниста. От своевременности и тщательности промывки котла зависит и правильность работы паровой машины паровоза, от нее зависит и расход топлива паровозом и расход на ремонт его и т. д.
Промывка паровозов обыкновенно производится следующим образом: назначенный для промывки паровоз сушится и ставится на канаву депо с возможно меньшим давлением пара и большим запасом воды. Оставшийся в котле пар спускают через предохранительные клапаны, после чего дают котлу остынуть настолько, чтобы возможно было свободно держать руку на его поверхности. После этого открывают все промывательные люки и пробки испускают грязную воду из котла, стараясь, чтобы при этом, по возможности, вместе с водой удалялось и возможно большее количество грязи и осадков. Затем промывают когел помощью брандспойта с различной формы наконечниками, направляя сильные струн воды на потолок, стены топки, дымогарные трубы и т. д. В то же время, при помощи железных прутьев, скребков и длинных зубил, стараются возможно тщательнее удалить всю накипь со стенок топки и с дымогарных труб.
Для того, чтобы лучше сбить и удалить накипь из трудно доступных частей котла, струя воды для промывки должна быть возможно сильнее, поэтому давление воды в водопроводе для промывки является недостаточным и обыкновенно для этого пользуются особыми передвижными насосами, дающими давление до 4—5 атмосфер и приводимыми в действие паром или бензиновыми, или электрическими моторами.
Для того, чтобы при промывке котла удобно было возможно лучшим образом очистить его от осевшей грязи и на кипи, в стенках котла в разных местах его и особенно вблизи топки должно быть устроено достаточное количество люковых отверстий и промывательных пробок. На дорогах с грязною и плохою по качеству водою, например, па Северо-Кавказских, в углах лобового листа кожуха топки, по высоте, устраивается с каждой стороны по 3 промыватель ных люка вида, изображенного на чертеже 108. Такие люки обыкновенно состоят из медной сквозной чашки, туго ввернутой на резьбе в стенки котла и закрывающейся якорным люком при помощи прокладки из пеньковой плетенки.
Вверху кожуха топки над потолком устраиваются цщ 2 или 4, а иногда и больше, круглых люка, закрываемых хо рошо пригнанными и притертыми крышками (черт. 109).
Кроме того, в нескольких местах кожуха, как то: над шуровочным отверстием, в 2—3 местах на боковых стенках топки и т. д., устраиваются еще небольшие отверстия, закрываемые пробками и служащие также для наблюдения за количеством накипи и для се удаления при помощи струи воды
На цилиндрической части котла, кроме отверстия в сухопарном котике, устраивается еще большой люк такого размера, чтобы через
него мог влезать в котел взрослый человек для производства нужного ремонта и, кроме того, устраиваются еще 1 или 2 подбрюшных люка в. нижней части когда и один люк внизу в дымовой коробке, который служит для возможности направить струю воды по низу цилиндрической ча
Черт. ЮЯ.
сти для удаления осевшей там грязи и
накипи.
По окончании нро.иыскн котла необходимо через люковые от-i.rpeniiin возможно ш ниппельным образом осей lente 11Х1пвоваттн> соепю-
Черг. 109.
into натолки и ешенок нитки и \ лос/повериться в достаточной нчт .щ,е их от никиии. Для этого когел освещают извнутри при помощи электрической лампочки или факела, сделанною и» насажанного на проволочку пучка концов, смочен-1И.1 сроенном или мазутом.
Гели lie либо ири этом булут за.чечены мшиы или неошле-i и <: hi нес л слои накипи. то они петлитсльно лолжны. быть у шлены и он тор но й и р< >м некою.
Весь процесс такой „хололпойа промывки котла занимает от I1* до 2-х суток времени и при 3—4-х промывках в месяц паровоз исключается из работы почти на неделю. Однако, не смотря на столь значительный непроизводительный простой на промывке такой дорогой машины, как паровоз, главная цель холодной промывки—достигнуть постепенного охлаждения котла и уберечь котел от вредных напряжений! при быстром охлаждении его, к сожалению, достигается далеко не вполне. Произведенными наблюдениями установлено, что после простоя без огня в топке в течение суток, температура воды в котле бывает иногда все-таки около 60 градусов и разница с темперагурой окружающего воздуха достигает 40—50°. Естественно, что следующее после спуска ВОДЫ еравнншельио быстрое охлаж гении котла на эти '10—~jO асе же вызывает в котле значительные ниири.нсениэ. е.еле icmeue реннины к сжатии железных и медных частей котла. Так как ЭТИ напряжения повторяются каждую промывку и еще более увеличиваются следующей после промывки заправкой паровоза, го в конце концов они, несомненно, ведут к расстройств} соединений час гей котла и ухудшению качеств их материала.
Кроме тою. при постепенном охлаждении юрячею паровоза перс i промывкой, большая часть заключающейся в котле паровоза ммпи осе лает на поверх ноешь uaipeca котла и, при хольнейии ч спуске волы из котла, осевшая муть быстро присыхает к теплым стенкам тонки и дымогарным трубам и при том настолько сильно, что удаление ее холодной водой становится невозможным.
Каждый, имевший дело с промывкой паровозов, вероятно не раз убеждался в этом, рассматривая кусочки накипи. Действительно, если разломить кусочек накипи, то можно ясно видеть, чго накипь состоит из нескольких слоев одинаковой толщины, очевидно образовавшихся при повторных промывках паровозов.
Указанные обстоятельства и заставляют искать такого способа промывки, при котором, с одной стороны, котел не подвергался бы резким изменениям температуры, а. с другой стороны, образовавшаяся в котле муть не успела бы осесть на стенках котла и легко удалялась бы из котла.
Горячая промывка. Таким условиям до известной степени и удовлетворяет горячая промывка паровозов.
Обычно применяемая горячая промывка состоит в том, что после спуска пара и части воды и охлаждения котла до тех пор. пока не прекратится значительное выделение пара, открывают соответствующие люки котла и производят про мывку его горячею водою от инжектора соседнего паровоза
При этом, шуровочная дверка и клапаны поддавала должны быть плотно закрыты, во избежание течи труб о г охлаждения их струей холодною воздуха.
Выгода горячей промывки состоит в гом, что время промывки сокращается до 10—12 часов, котел сильно не охлаждается и потому не подвергается вредным напряжениям, а не успевшая присохнуть накинь легче удаляется с поверхности топки и труб.
Более совершенным является способ горячей промывки по системе Витенберг-Шильгана, применяемый и вС.С.С.Р.с 1909—1910 г. Способ этот состоит в следующем:
После того, как паровоз введен в стойло паровозного сарая, пар из котла выпускается в тендерный водяной бак, об’ем воды в котором в это время не должен превышать более чем в полтора раза об’ема воды, служащего тля наполнения котла. При этом условии вода в тендере нагревается от спускаемого пара до 60—65°.
Когда пар сойдет, пускают через верхний большой люк в цилиндрическую часть котла воду из водопровода и одновременно открывают спускные краны топки. Впуск и выпуск воды регулируют таким образом, чтобы минут через 40 50 вода вытекала из котла, имея температуру в 60—70°. При этом уровень воды в котле должен поддерживаться, примерно, на одной и той же высоте. По достижении указанной температуры, прекращают впуск воды и открывают боковые люки, а вода из котла быстро выпускается. Однако, прежде, чем она успеет совершенно вытечь, пускают в ход передвижной промывочный насос и с его помощью промывают котел нагретой ранее водой из гендерного бака.
Благодаря таким приемам поверхность котла обнажается от воды лишь на короткое время, большая часть котловой накипи не успевает присохнуть к стенкам котла и, оставаясь мягкой, сильной струей воды из насоса легко смывается и уносится наружу.
По окончании- промывки, котел при помощи того же насоса, наполняется оставшейся в тендере нагретой водой.
При этом способе промывки паровоза, последний уже через 8 часов после своего прихода в депо, а в крайности даже через 4 6 часов может опять поступить на службу.
Гак как при этой системе промывки все же происходит охлаждение котла, хотя и не столь значительное, как при холодной промывке, то вредное действие охлаждения должно сказываться па котле и его трубах. Если же, в связи с этим, принять во внимание, что промывать горячий котел тру шее и неудобнее, и что операция промывки требует большой аккуратности и тщательности, то станет понятным, почему jtot способ не получил особенно широкого распри -с । ранения.
Несомненно, однако, что при нужном внимании и осторожности этот способ нс должен давать худших результатов, чем холодная промывка, и в то же время он дает возможность сократить время простоя паровоза на промывке почти в 5—б раз.
Горячая промывка по системе Уайта. Еще больше удобств доставляют для горячей промывки паровозов специальные постоянные устройства, получившие ныне столь большое распространение за границей и особенно в Америке. В России подобное устройство впервые было осуществлено в 1912 году в Котельниковском депо б. Владикавказской дороги, а ныне устраивается и па других дорогах. Схема устройства для горячей промывки по системе Уайта при Котельниковском депо такова (черт. 110):
Наполнительная (чистая кола горячее 75°).
Промывная (вола около 75().
’крг 110.
В особом помещении при депо установлен большой резервуар а. состоящий из 2-х частей. В одной части резервуара (1 заключается горячая вода, нужная для промывки котла паровоза, в другой части а2—вода, предназначаемая для дальнейшего пополнения кот па паровоза после промывки.
Вдоль колоны каждого из стойл, предназначенных для промывки паровозов, спускаются 3 трубы. Одна из них носит название приемной или сну скип#. другая — промы-funiiioit и 3-я—Hawi.uiunie.ibHoii.
Предназначенный для промывки паровоз подается на канаву с потушенным огнем в топке и давлением пара около 7 атмосфер.
Спускной кран паровоза, при помощи гибкой металлической трубы, соединяется со спускной трубой, и вода под давлением находящегося в котле пара, а равно и самый пар,
устремляются по трубе вплоть до резервуара фильтра 6, наполненного коксом. В этом резервуаре происходит разделение пара и воды и очищение последней. Очищенная горячая вода из резервуара-фильтра по трубе «* поступает в отделе-нии резервуара ч, а пар по трубе поступает в отделение^ того же резервуара, где конденсируется и в выделяю щейся скрытой теплотой подогревает находящуюся здесь вод}, предназначенную для наполнения котла.
При этом выходящая из котла под значительным давлением смесь пара и воды увлекает с собой значительное число мути и грязи из котла и до некоторой степени уже очищает его.
Когда вода и пар из котла совершенно спущены, го при помощи рукава с брандспойтом, соединенного с промыаочнои трубой, котел основательно промывается горячей водой. Вода для промывки подается из отделения и' резервуара а, при помощи насоса Температура воды в отделении а1 поддерживается равной приблизительно 75°, и если для нагревания до этой температуры недостаточно будет теплоты, поступившей из когда воды, то она повышается добавлением свежего пара от имеющегося постоянного котла.
После промывки котла, последний наполняется горячей водой из отделений п- резервуара ч, при помощи насоса ?-по Haim.nuiinc.ibiioti трубе, соединяемой гибким рукавом с спускным краном котла.
Температура воды в отделении а- поддерживается не ниже 75", и котел паровоза, наполненный такой водой, а в случае надобности и паром от постоянного котла, быстро может быть приведен в состояние готовности тля следования с поездом.
Операция промывки может быть произведена очень быстро, в I1 2 часа; американцы, в виде пробы, пользуясь подобным устройством, успевали промыть паровоз даже в течение получаса.
Такое промывное устройство действует в Котельниковском депо б. Владикавказской дороги с 1912 года, и результаты применения его надо признать вполне .благоприятными.
В целях возможности лучшего наблюдения за состоянием котлов паровозов, на ряду с горячей промывкой, производи гея и холодная и обыкновенно после одной или двух горячих промывок делается основательная холодная промывка, при которой производится тщательный осмотр и очистка внутренней поверхности котла.
Продувка котлов. В отношении удлинения сроков времени и пробегов междх промывками и сохранения котла г более чистом виде большое значение имеет также процика паровозных котлов. В простейшем своем виде процвел upon точи гея следующим образом. По прибытии с
поездом ИЛИ .ix'ttae перс i ныг.цо.и но I fwe.u машинист, для безопасности, выезжает на свободный и открытый путь и, приведя в действие сифон и инжектор, открывает попеременно спускные краны паровоза. При этом вся скопившаяся в нижней части топки накипь и грязь выдувается через краны наружу, и вода в котле несколько освежается Во избежание опасности сжечь паровоз, вследствие попадания какого либо предмета из котла в пробку спускного крана, при продувке котла, на спускной кран лучше наставлять еще 2-й спускной кран.
Продувка котла паровоза, несомненно, приносит большую пользу и дает возможность удлинить сроки между промывками, но еще более полезной она бывает, если ее произво-тить несколько иным способом, а не при помощи спускных кранов паровозного котла.
Действительно, как мы уже видели выше, питательная вода, поступая в переднюю часть парового котла, опускается к низу и по низу цилиндрической части котла передвигается в сторону топки паровоза, опускается ниже, как раз к месту расположения спускных кранов, здесь постепенно подогревается и затем поднимается в верхнюю часть парового котла над топкой. Таким образом, производя продувку через спускные краны, мы в сущности выдуваем главным образом свежую, только что поступившую в котел воду и лишь только частью захватываем более грязную и более насыщенную солями воду, । рязь и накипь
Между тем. главное количество мути и грязи находится не в нижней части котла, а именно в верхних слоях котельной воды. Как при кипячении загрязненной воды в обыкновенной кастрюле на плите, весь сор, благодаря выделению пузырьков пара, собирается на ее поверхности, точно также и в котле вся мугь и грязь старается при кипении воды собираться также на ее поверхности.
Это ясно бывает видно но водомерному стеклу при последних поездках паровоза перед промывкой.
Поэтому своевременным удалением этой муги и i рязи с поверхности воды в котле, во время усиленной его работы, можно предупредить загрязнение воды и, главное, предупредить оседание грязи и мути на поверхности нагрева котла, высыхание их там и превращение в твердую накипь.
Чтобы уяснить насколько большое значение может иметь такая продувка, был сделан следующий опыт: при сильной работе котла, имевшего пробег от промывки около 1500 километров, была одновременно набрана вода из всех 3-х водопроводных кранов. Эта вода была отстоена в ведрах и образовавшийся осадок собран в стеклянные маленькие грубки. При этом количество осадков, приходящихся на каждое ведро, выразилось количествами, указанными на
черт. Ill, Когда же набрали воды спустя час после постановки паровоза в депо, то вода из нижнего крана была уже более загрязненной, чем вода из верхнего крана. Этот опыт показывает, что продувку кош.ы ни.ю r.iejttun, с верхних слоев волы и во время усиленной раСннпн пошла.
Так как вода в котле все время перемещается и, двигаясь по низу цилиндрической части от конца питательных труб к топке, здесь поднимается
вверх и по верху идет в переднюю часть котла, то считают, что выделяющиеся из воды муть и грязь собираются, главным образом, в передней части котла, около дымовой коробки, откуда и должно производиться удаление их.
На основании таких соображений инженером Арцишем был устроен прибор для продувки паровозных котлов. Он состоит (черт 112) из металлического ковша «, плавающего вместе с поплавком ь в передней части паровоза и скрепленного с этим поплавком таким образом, что задний край ковша всегда находится в воде. К ковшу подведена грубка в—Е диаметром 20 м м, которая оканчивается на лобовом листе котла особым
Черт. 111.
спускным краном г.
При открытии крана г плавающая в верхнем слое воды муть и грязь засасывается в ковш а и удаляется через трубку в—Е наружу. Благодаря длине и гибкости грубки ковш с поплавком свободно плавает на поверхности воды и повышается или понижается в соответствии с ее уровнем в котле.
Как показали опыты, прибор Арциша оказывается очень полезным и благодаря ему сроки между промывками паровозов могут быть значительно увеличены.
Продувку паровоза при помощи прибора Арциша следует делать немедленно по прибытии паровоза в депо, пока муть еще не осела вниз. И еще лучше делать ее по пути следования паровоза в депо, пока в топке имеется хороший огонь.
Кроме прибора Арциша, имеются и другие подобные приборы ।ля продувки котла, основанные на тех же сообра-ж< ниях.
Пои отсутствии на паровозе прибора Арциша или другого подобного прибора полезно, по прибытии паровоза в депо, продувать его котел, насколько возможно, хотя бы через водопроводные краны
Таким образом, почыуясь прибором Гельсдорфа для улавливания накипи при питании котла, прибором Арциша
дл продувки котла ив прибытии с ноез.ю.ч и продувая котел через спускные краны нерел тин,равнение ч с поездом можно значительно уменьшить образование накипи в котле и удлинить сроки между его промывками. Если же при этом ещ чередовать горячие промывки с основательными холодными промывками, то надо думать, что паровозный котел буде работать в наиболее благоприятных условиях, а потому и будет сохраняться наилучшим образом.
Правила наблюдения за состоянием котла. Ознакомившись с назначением и устройством отдельных частей паровозного котла, с основными правилами ухода за котлом и правилами его питания, ознакомимся еще и с теми прави лами, которые установлены в отношении наблюдения за состоянием паровых котлов и их принадлежностей. Правил i эти вкратце состоят в следующем:
1. //< ре.нее как через м не иле > .нее дна у ка.нсрми пнри-пиз/опи копии щз.нспо бкипь произнесено oer.u lente.ibeniMHvtuне Jet Kt Hl.ШОК нт пробок и latnciibi быть нрое.ерепы. пре lo.rpUHiiinr ч.пъи K.uiioiKii и чипе иетр. При осмотре легкоплавких пробок силан, .заполняющий капал пробок, выплавляется, каждая пробка
заливается заново и на верхнем конце ее, на новой заливке, выбивается клеймо с указанием месяца и тою числа, когтя пробки были освидетельствованы.
Пружинные весы предохранительных клапанов провг-ряются при помощи нагрузки их гирями соответствующего веса, вычисленного в зависимости от размера клапана и соотношения плеч его рычагов.
Проверка манометра котла производится сверкой его показаний с показаниями контрольного манометра, при чем сверка показаний манометров производится не только при предельном давлении, но и при промежуточных.
Результаты освидетельствования принадлежностей каждого котла записываются в особую книгу установленной формы.
2. Каждые 2 to (it (можно ohiioafHe.Uiiio н}онзводин1г>ен н 1>\жное огни дете.и,ено of аиш- пошла. При гаком освидетельствовании, кроме испытания всех вышеуказанных приборов, производится еще подробное обследование, а если окажется нужным», и исправление всех швов котла, его топки, связей, анкеров дымогарных труб и вообще всех частей котла, на которых можно ожидать тех или других повреждений При этом обшивка парового колпака и лобового листа снимается совершенно, а обшивка цилиндрической части лишь распускается по низу. Наружное освидетельствование котла обыкновенно принаравливается к среднему ремонту паровоза. Результаты освидетельствования должны быть записаны в шнуровую книгу, имеющуюся у каждого котла.
3. Кам 1ые 6 ичпу а при усиленной работе паровоза и скорее, именно после пробега товарным паровозом около 260000 километров, а пассажирским—300000 километров, дол жно производиться полное оевндещельетноеанце котла. При этом, кроме работ, исполняемых при наружном освидетельствовании, с котла снимается обшивка, вся арматура и все приборы, снимаются паровые колпаки и люки, вынимаются вс дымогарные трубы, а вся внутренняя и наружная поверхность котла тщательно очищается, самым внимательным об разом обследуется и определяется гог ремонт, который необходимо произвести котлу
О произведенном полном освидетельствовании котла со ставлястся акт по установленной форме и делается запись в шнуровой книге котла.
Посте полного освидетельствования котла на нем укроп 1яегся, близ топочной дверцы, металлическая пластинка с указанием № котла, времени произведенного полного освидетельствования и допускаемого рабочего давления пара.
При полном освидетельствовании котла производится и иепышанке прочности стенок его at ifKtti.iii'teejiH.u давлением.
Для этого котел совершенно наполняется водой и затем
медленным по скачиванье, м виды, при помощи ручного насоса, давление в котле доводится до требуемой величины. Паровые котлы паровиков, как имеющие рабочее давление более 5 атмосфер, по существующим правилам должны йены ты ваться давлением па пять атмосфер большим того наибольшего давления, при котором когел будет работать, т. е. котлы с рабочим давлением в 10 атм. должны испытываться на 15 атм., котлы с рабочим давлением 12 атм. испытываются на 17 атм. и т. д.
За величиной давления в котле при испытывании наблюдают по установленному на котле тщательно выверенному кон! рольному манометру
Указанное пробное давление котел должен выдержать в продолжении 5 10 минут без остающихся изменений формы и не проявляя каких либо неисправностей. При этом в про должение 5 минут давление в котле не должно упасть более, чем на 1 атмосферу.
Появление мелкой пыли и слезинок у швов и заклепок котла неисправностью их не считается.
Независимо от полного освидетельствования, паровозные котлы подвергаются гидравлическому испытанию также и при производстве значительного ремонта.
О произведенном гидравлическом испытании составля ется акт по установленной форме и делае гея отметка в шнуровой книге
Паровозные котлы, прослужившие 25 лег и оолее, при поступлении в полное освидетельствование подлежат подробному обследованию в мастерских дороги особой комис сией. При этом, помимо самою подробного и тщательного последования котла, в нужных случаях материал его листов подвергается испытанию на разрыв на специальны) испытательных станках.
Часть III
ПАРОВАЯ МАШИНА ПАРОВОЗА
ГЛАВА IX.
Общее понятие об устройстве и работе паровой машины паровоза, g
Образующийся в котле паровоза пар производит давление на сгенки котла и стремится их раздвинуть в стороны.
Этим свойством пара—производить давление на стенки котла, а также и всякого другого сосуда или ящика, в кото рый впущен пар из котла, и стремлением пара раздвинуть эти стенки в стороны и воспользовался пытливый vm человека для того, чтобы подчинить себе силу пара и заставить его производить полезную работу.
Возьмем железную бочку или цилиндр с толстыми стенками, закрытый с обоих концов крышками (чертеж № 113).
Ввернем в стенки этого цилиндра 4 крана 1, 2, 3 и 4. Краны 1 и 2 соединим трубками с паровым пространством котла, а краны 3 и 4—с атмосферой. Поместим внутри цилиндра какой-нибудь поршень, плотнопри-1 ванный к стенкам цилинд через кран I начнется впу
чертеже левую) часть цилиндра.
Впущенный пар начнет давить на’стенки цилиндра ин» помещенный внутри цилиндра поршень. Под (.явлением пара
ра,|И откроем краны 1 и 4. Тогда ск пара из котла в заднюю (на
поршень начнет перемещаться в переднюю часть цилиндра, пока не дойдет до передней крышки.
Если закроем теперь краны 1 и 4 и откроем кран 3, то совершивший уже свою работу или, как говоря г, отработанный пар из левой части цилиндра выйдет наружу в атмо сферу, а поршень останется возле передней крышки цилиндра,—нрпилой tern вину ек пшрабошаншно пара.
Если затем, не закрывая крана 3, мы откроем для впуска пара кран 2, то свежий нар из котла через этот кран 2 попадет в передний конец цилиндра, начнет твить на стенки цилиндра и па поршень и заставит его переместиться обратно—ог передней крышки к задней.
Если далее мы приделаем к диску поршня хвое гик или шток и выпустим его наружу, а к концу штока поршня присоединим какой либо механизм, то мы можем использовать работу пара в нашем цилиндре для практических целей. Так мы можем соединить конец штока, например, с каким либо
прессом и прессовать сено, солому или другие продукты, можем соединить его с молотом и ковать железо, соединить с насосом и качать воду или воздух и т п.
При этом, чем выше будет давление пара в котле, а следовательно, и в цилиндре, т. е. чем больше будет давление, приходящееся на каждый квадратный сантиметр поверхности поршня, тем большую силу получим мы от нашей машины
Точно также, если давление пара оставим одно и го же но увеличим диаметр цилиндра и, следовательно, увеличим площадь его поршня, то наша машина также станет сильнее чем раньше.
Присоединим далее (черт. 114) к концу штока поршня в его точке // шатун или дышм аб и соединим другой конец этого дышла <• кривошипом об, насаженным на какую тиб<»
ось о, которая может вращаться в неподвижных подшипниках. Тогда при передвижении поршня в цилиндре вперед или назад вместе с ним будет перемещаться и шток поршня и соединенный с ним конец шатуна.
При помощи шатуна аб, давление, производимое паром на поршень, будет передаваться кривошипу об, и последний под влиянием этого давления будет также стремиться переместиться. Но так как кривошип насажен на оси о, укрепленной в неподвижных подшипниках, то центр оси останется неподвижным, а кривошип начнет вращаться около центра оси. Таким образом, присоединив к концу штока поршня механизм, состоящий из шатуна и кривошипа, мы можем, пользуясь движением поршня взад и вперед, заставить вращаться какой нибудьвал или ось, т.-е. можем преобразовать „поступательное движение" поршня в цилиндре в „движение вращательное".
Такой механизм, преобразующий при помощи шатуна и кривошипа поступательное движение поршня в цилиндре во вращательное движение вала, и представляет собою паровую машину и имеется на каждом паровозе.
Однако, привести при помощи пара во вращательное движение вал возможно не при всех положениях кривошипа. Когда кривошип об находится на вертикальной линии, проходящей через центр его оси, то перемещение поршня вперед тотчас же передается при помощи дышла аб кривошипу и заставит его перемещаться по окружности, описанной радиусом равным длине кривошипа. Но такое перемещение кривошипа об будет совершаться лишь до тех пор, пока он придет в точку б'. В этот момент поршень дойдет до своего крайнего переднего положения и, после перемены направления впуска пара, должен будет начать обратное движение. Но в это же время центр кривошипа об располагается вдоль оси цилиндра и все давление пара на поршень передается на его ось и уравновешивается ее сопротивлением.
Поршень, шток, дышло и кривошип будут сжиматься под давлением пара, но не двинутся с места.
Дальнейшее передвижение поршня в цилиндре, а вместе с ним и передвижение дышла и кривошипа, т.-е. вращение оси, будет возможно только в том случае, если какая нибудь посторонняя сила заставит кривошип переместиться из точки ь1 в соседнюю с нею точку, например, в точку 6*. Когда кривошип переместится в эту точку б2, то он вновь получит возможность перемещаться по окружности. Дальнейшее передвижение поршня под давлением пара, а значит и вращение вала, па который насажен кривошип, будет происходить счпершепно свободно вплоть до тех пор, пока кривошип об не переплел в точку 6’, и поршень нс станет в другое крайнее
II IIAI‘OIIO.1
положение. Из этого положения поршень и кривошип также без помощи какой либи посторонней силы выйти не могут, и дальнейшее их движение' может произойти только в том случае, если кривошип при помощи посторонней силы переместится в соседнюю точку 6". Положение кривошипа в точках о"1 и б1, в которых машина останавливается и как бы замирает, называется „мертвыми помлееними*, а точка 6х и б* называются „мертвыми точками".
Откуда же взять ту силу, которая вывела бы кривошип из его мертвых положений и дала ему возможность совершать дальнейшее движение? Такой силой является—„сиза ннерниии.
Мы знаем уже, что всякий предмет стремится сохранить свое состояние покоя или движения до тех пор, пока какая либо посторонняя сила не сдвинет его с места.
Поэтому, если быстро бегущий человек внезапно останавливается, то его тело старается продолжать свое движение, и человек должен сделать усилие для того, чтобы не упасть вперед.
Движущийся с большой скоростью поезд можно остановить. даже при помощи сильных тормозов, только после прохода некоторого расстояния после начала торможения.
Если с холостого токарного станка соскочит ремень, то его патрон также сразу не остановится, а будет продолжать вращаться еще некоторое время.
Все эти явления об'ясняются тем, что движущийся поезд, бегущий человек, или вращающийся патрон станка приобретают разгон, Т.-е. в них развивается особая сиза, называемая сизой. инерции. Эта сила и заставляет движущиеся предметы стараться продолжать то состояние покоя или движения, которое они имели раньше, хотя бы силл, приводившая их в движение, и перестала действовать.
Чем больше вес предмета, тем больше развивающаяся при его движении сила инерции. Этим свойством движущегося тела приобретать разгон, или силой инерции тела и поль зуются в постоянных паровых машинах для того, чтобы вы вести кривошип из мертвого положения и для этого на оси машины насаживают тяжелое колесо или маховик. В самом деле, при вращении маховика развивается сила инерции и в тот момент, когда кривошип приходит r мертвую точку б'. он благодаря маховику с разгону проскакивает эту точку и приходит в положение 6~, где ня него уже снова начина- г действовать сила давления пара.
Нечто подобное имеет место и в паровозе, где колеса до известной степени играют роль маховиков. Но в паровозах колеса движутся по рельсам и их движение затрудняется трением обода колеса о рельсы. Поэтому, во избежание oci a ловки кривошипа паровоза в мертвых точках и сляболышй
равномерности движения, прибегают к другому средству и устраивают на паровозе не одну паровую машину, а две. Машины паровозов с двумя цилиндрами располагаются по разным сторонам паровозной рамы и действуют на одну и ту же ось паровоза, но при этом кривошипы правого и левого колеса располагаются не параллельно, а под прямым углом друг к другу. Вследствие этого, когда кривошип правого колеса находится в мертвой точке 61, кривошип левого колеса находится в точке б‘\ т.-е. как раз в таком положении, когда вся сила давления пара на левый поршень передается на кривошип. Точно также, когда кривошип левого колеса паровоза будет в одной из своих мертвых точек, то кривошип правого колеса будет находиться в вертикальном положении и будет принимать на себя давление пара на правый поршень и приводить колесо во вращение. Такое устройство паровой машины паровоза дает возможность обойтись без устройства маховика.
Таким образом, установив на паровозе котел, устроив с каждой стороны паровоза по цилиндру и связав поршни цилиндров с кривошипами ведущего колеса при помощи шатунов, мы получим возможность при помощи пара вращать колеса паровозов. Но какая же причина заставляет паровоз катиться по рельсам?
Для выяснения этого представим себе, что бандажи колес паровоза хорошо отполированы и что также хорошо отполированы и рельсы под колесами, а сами колеса очень легки. Когда мы пустим пар в цилиндры паровоза, то его колеса начнут вращаться на месте и будут скользить по рельсам, или, как говорят, будут боксовпть. Самый же паровоз с места не сдвинется, как бы ни было велико давление пара на поршень и как бы быстро ни вращались колеса. Но если поверхности колес и рельс будут не гладкие, а колеса паровоза и сами будут иметь вес и будут принимать на себя вес остальных частей паровола, то между колесом и рельсом будет развиваться cu.iit смешения Под влиянием этой силы колесо при своем вращении стремится подобрать или подтянуть под себя тот рельс, на котором оно стоит, но не может сделать этого, так как рельс прикреплен к шпалам, и поэтому колесо само начинает катиться по рельсам и увлекает за собой буксы, раму и весь паровоз.
Сила сцепления колеса с рельсом зависит от состояния погоды. При сухих рельсах она равна ’/-, той силы, с которой колесо прижимается к рельсу, т.-е. Ч:, нагрузки на колесо, а при влажных рельсах уменьшается до J10 этой нагрузки В среднем силу сцепления колеса с рельсом принимаю । равной от 1/г» до ‘ 7 нагрузки на колесо. Величина 1 . или называется смешения колеса с
рельсом.
П
Если при движении паровоза по рельсам сила сцепления колес с рельсами почему либо уменьшится, например,, вследствие образования росы или присутствия смазки на рельсах, то паровоз сейчас-же начнет боксовать. В таких случаях приходится увеличивать силу сцепления колес с рельсами искусственным путем, для чего из песочницы посыпается на рельсы под колеса паровоза песок.
Однако, увеличивать силу сцепления колес с рельсами путем увеличения нагрузки на колеса или их оси выше известного предела нельзя, так как, по условиям постройки нашего железнодорожного пути, нагрузка па каждую ось паровоза не может быть больше определенной допускаемой величины.
На русских дорогах наибольшая нагрузка па ось допущена на паровозах серий Л б. Владик, дороги и равна 17,7 тонны на каждую ведущую ось, т.-е. на 2 колеса. Поэтому, желая увеличить силу паровоза и перевозить более тяжелые поезда, прибегают не к увеличению нагрузки на ось, а соединяют или спаривают при помощи сцепных дышел цапфу кривошипа ведущего колеса с цапфами кривошипов соседних его колес. Между колесами спаренных осей и рельсами так же, как и между ведущим колесом и рельсом развивается сила сцепления, которую такжеиспользовывают дляпередвиже-ния паровоза, и поэтому чем больше спарить у паровоза осей, тем он будет сильнее.
На одних паровозах соединяются между собой дышлами все колеса каждой стороны паровоза, на других паровозах некоторые колеса остаются свободными. Такие колеса называются поддерживающими или бегущими и предназначаются только для того, чтобы принять на себя и поддержать часть веса паровоза, но они не принимают участия в приведении паровоза в движение. Часть общего веса паровоза, приходящаяся на спаренные оси, т.-е. нагрузка тех осей паровоза, силу сцепления которых можно использовать для приведения паровоза в движение—называется полезным ceco.it паровоза, в отличие от полкою ею веса, распределяющегося между всеми осями, т.-е. как спаренными, так и бегунковыми.
Принимая во внимание все вышеизложенное, мы можем заключить, что то усилие, с которым паровоз может шяп\тг. поезд или, как говорят, „сила тяги** паровоза или сю мошносшг зависит от следу нпйтг главные обстолтелымнн: 1) от мощности косила, т.-е от ею величины и давления пара, 2) от мошноенги паровой машины, т.-е. от величины плата р/ ее поршня, л о щ пор гиыя и размера колее и .?) от величины нагрузки на оси иароы.ш т.-е. от величины силы сцепления колес с рельсами.
Все величины, от которых зависит сила тяги паровоза должны находиться в полной гармонии друг с другом и строго соответствовать друг другу. Если же, например, па
ИЙ
i
ровоз будет снабжен сильной машиной и будет иметь большую нагрузку на оси колес, но давление пара в котле будет не вполне использовано -паровоз будет вести плохо.
Как бы велик ни был котел и как бы сильна ни была машина паровоза, но если сила сцепления колес с рельсами (т.-е. нагрузка на оси) недостаточна, то поезд, соответствующий силе котла и машины, не удастся сдвинуть с места, т. к. паровоз будет боксовать на месте. Наконец, если и котел паровоза и сила сцепления колес с рельсами достаточны, то паровоз сможет взять с места поезд лишь в том случае, если паровая машина его будет также достаточно сильна. Поэтому, правильный потечет и подбор всех величин, от которых зависит сила тяги паровоза и составляет основную задачу каждого конструктора при постройке нового типа паровоза.
ГЛАВА X.
Распределение пара простым золотником, различные моменты парораспределения.
Говоря об устройстве паровой машины простейшего типа, мы считали, для простоты, что впуск пара в цилиндр и выпуск его обратно, или „распре le.iemte пара11 производится при помощи 4-х кранов, которые открываются от руки человека. Конечно, открывать от руки краны на быстроходной паровой машине и тем более на паровозе невозможно и в действительности для этого устраиваются различные механические приспособления, которые распределяют пар автоматически при помощи самой машины. В некоторых системах постоянных паровых машин устраивается подобное указанному, крановое парораспределение, при чем краны приводятся в действие не от руки, а посредством передачи ог вала машины, в других же машинах и особенно в паровозах обыкновенно устраивается распределение пара при помощи золотников.
Для устройства простейшего золотникового парораспределения к паровому цилиндру приделывается четырехугольная золотниковая коробка А, плотно закрывающаяся крышками, и в эту коробку подводится пар от котла паровоза. Дно коробки, называемое .ю.иппиикови.и лпрка.н>.н, гладко прострогано и имеет три отверстия, или окна. Два крайние окна соединяют внутреннее пространство золотниковой коробки с концами внутреннего пространства цилиндра, а среднее окно соединено пароотводной трубой с конусом и далее с атмосферой (черт. 115).
На дне золотниковой коробки I помещается „золотник* про к тав.впощий собою опрокинутый вверх дном медный ящик, который может передвигаться по дну коробки взад и
вперед и, открывая своими наружными краями го дно. 1*) другое крайнее окно золотникового зеркала тает этим возможность пару пройти из (Плотниковой коробки в тог илй другой конец цилиндра Длит золотника подбирается таким образом, что, открывая своей нару кной кромкой одно из окон для впуска пара, золотники в то же время своей внутренней выемкой соединяет другое крайнее окно с средним окном, благодаря чему отработанный пар получает возможность уйти через средней.» окно из цилиндра в атмосферу. Так, наг.ример, при положении золотника, изображенном на чертеже 115, золотник открывает заднее окно, и пар из золотниковой коробки, поступая в за (нюю часть цилинтра.
двигает поршень вперед. Когда поршень дойдет до своего крайнего переднего положения, золотник, передвинувшийся назад в положение, указанное на черт. 116. открывает переднее окно При таком положении золотника свежий пар из золотниковой коробки начнет поступать в переднюю часть цилиндра и будет гнать поршень обратно к задней крышке. В это же время заднее окно цилиндра внутренней выемкой золотника соединяется с средним окном, и отработанный пар из задней части цилиндра уходит через это окно в атмосферу.
Если золотник поставить в среднее положение (черт. 117), то оба крайние окна будут закрыты, и пар из золотниковой коробки совершенно не будет поступать в цилиндр и давить на поршень.
Перемещение золотника взад и вперед совершается авто магически от оси машины и достигается следующим образом.
Мы видели, что при помощи шатуна и кривошипа можно преобразовать поступательное движение поршня во др i щательное движение кривошипа и тон осн. на которую он
IGG
насажен. Но и обратно при помощи такого же механизма мы можем вращательное движение оси преобразовать в поступательное движение золотника. Для этого нужно только насадить на ось машины второй кривошип и соединить его при помощи тяги или дышла с золотником. Но насадить на ось второй кривошип токого же вида, как первый, соединенный с поршнем, нельзя, так как при расположении двух кривошипов с одной стороны колеса их шатуны при вращении будут мешать друг другу, а при расположении второго кривошипа с другой стороны колеса вращению его шатуна будет мешать самая ось. Поэтому, второй кривошип
Мерг. нн
можно образовать, лишь сделав на оси колено, как показано на чертеже 118, которое и заменит собой кривошип.
Соединив с этим коленом, как с кривошипом, тягу, ведущую к золотнику, мы можем преобразовать вращательное движение оси в поступательное движение золотника.
Так как, однако, изготовление коленчатой оси трудно и дорого, а самые оси выходят менее надежными, то обыкновенно колено на оси машины заменяется эксцентриком, представляющим собой видоизменение кривошипа. Видоизменение «го состоит в гом, что вместо формы кровошипа
a б в t. указанной на чертеже 119 пунктиром, делается круг или диск аде ж, называемый эксцентриком.
Центр этого диска не совпадает с центром оси и расстояние оох от центра колеса до центра эксцентрика, т.-с. до центра воображаемого кривошипа, называется „зкеценмри-паистом эксцентрика“.
Если на эксцентрик насадить кольцо или „хомут", состоящий из двух частей, а к хомуту присоединить шатун
Черт. tl!>.
или тягу, соединенную шарниром со штоком золотника, то при вращении оси золотник получает такое же перемещение, как если бы на оси был насажен кривошип, радиус которого был бы равен длине эксцентриситета.
Такой механизм и употребляется в простейших паровых машинах для приведения в движение золотника.-
Нак же ни ю распо.юмсить такой эксцентрик на оси чаши ни, ошносишсАЬНо кривошипа, сое iunen-ною е поршнем, чтобы положе
ние золотинка соответствовало положению поршня, а золотник при своем движении распределял пар должным образом?
Предположим, что мы имеем машину с одним цилиндром, распределение пара в котором производится таким золотником, ширина закраин которого как раз равна ширине паровпускных окоп золотникового зеркала.
В такой машине в течение всего того времени, когда поршень проходит от своего заднего мертвого положения до переднего, паровпускное окно должно быть открыто, и золотник за это время должен продвинуться вперед до своего переднего крайнего положения, открывая окно для впуска пара, и вновь вернуться в свое прежнее положение, закрывая паровпускное окно.
В тот момент, когда поршень пройдет приблизительно половину своего хода и кривошип поршня расположится вверх по вертикальной линии, золотник должен открывать полностью заднее окно и должен находиться в своем переднем крайнем положении. Для достижения такого положения золотника эксцентриситет эксцентрика должен расположить ся горизонтально по направлению от оси колеса к цилиндру Значит, в такой матине, как предполагаем, при вертикаль ном положении кривошипа эксцентриситет эксцентрика должен быть горизонтальным, т.-е. должен составлять с криво шипом угол r 90°.
Предположим, что мы расположили таким образом же центрисигет эксцентрика относительно кривошипа и проследим последовательно работу такой машины за период хода поршня в цилиндре вперед и назад.
Для этого допустим, что мы привели нашу машину каким то образом в движение и что кривошип начал двигаться от точки а по направлению к точке а1 (черт. 120). Так
как эксцентрик насажен на одной оси с кривошипом, то конец его эксцентриситета также начнет перемещаться от точки б к точке б1. Вследствие такого движения эксцентрика, золотник начнет передвигаться вперед, открывая заднее окно для впуска пара, а переднее окно для выпуска пара. При этом поршень под давлением выпущенного пара будет двигаться вперед.
В тот момент, когда кривошип займет положение оа' (черт. 121), поршень дойдет почти до средины своего хода,
эксцентриситет займет положение <>б} и золотник будет находиться в своем крайнем переднем положении, открыв совершенно заднее окно для впуска пара.
Когда поршень будет двигаться далее вперед, кривошип будет передвигаться к своей передней мертвой точке а'2 (черт. 122), а эксцентриситет эксцентрика будет отклоняться от горизонтальной линии вниз и перемещаться к точке б'-. Вследствие такою движения эксцентрика, золотник начнет
передвигаться обратно, постепенно закрывая заднее окно для впуска пара и переднее окно для выпуска.
В тот момент, когда поршень будет находиться в своем крайнем переднем положении (черт. 122) и кривошип займет положение оа2, эксцентриситет займет положение об2, золотник, прекратив впуск пара в заднее окно и выпуск пара
через переднее окно будет, находиться в своем среднем положении.
При дальнейшем вращении оси машины, кривошип будет перемещаться в положение ои'4, а эксцентриситет эксцентрика в об4 (черт. 123) золотник начнет открывать перед-
нее окно для впуска пара и заднее для выпуска пара и поршень начнет передвигаться назад.
При положении кривошипа поршень несколько прой дет середину своего хода, эксцентрик будет находиться в положении об4, а золотник будет в своем крайнем заднем положении и в следующий момент начнет двигаться обратно вперед.
При дальнейшем движении машины кривошип постелен но дойдет до своей задней мертвой точки «, эксцентрик до точки б, и золотник вновь займет свое среднее положение, а поршень займет крайнее заднее положение. Вся машина займет то первоначальное положение, с которого мы начали рассмотрение ее движения (черт. 120).
Угол опережения и линейные опережения. Насадив эксцентриситет эксцентрика иод прямым углом к кривошипу и соединив его с золотником, мы достигаем того, что золотник будет распределять пар в цилиндре, т.-е. при движении машины будет закрывать и открывать паровпускные окна цилиндра и впускать нар на поршень, то с одной стороны его, то с другой.
Однако машина, у которой эксцентрик насажен точно под прямым углом к кривошипу, имеет для работы очень большое неудобство. Действительно, если эксцентриситет эксцентрика насажен под прямым углом к кривошипу, то при таком положении машины, когда поршень находится в одном из его мертвых положений (черт. 120 или 122), золотник будет закрывать оба окна и притока свежего пара к поршню не будет. Следовательно, не будет и той силы, которая бы привела поршень в движение. Поэтому поршень не сдвинется с места до тех пор, пока мы или нс сдвинем его при помощи посторонней силы или каким либо способом не дадим возможности пару попасть в цилиндр между поршнем и крышкой цилиндра.
Чтобы дать пару такую возможность попасть в цилиндр и действовать на поршень в то время, когда он находится в своем крайнем положении, достаточно сделать так, чтобы движение золотника несколько опережало движения поршня и чтобы в то время, когда поршень находится в своем заднем мертвом положении, золотник был уже несколько сдвину г вперед из своего среднего положения и несколько открывал заднее паровпускное окно для впуска свежего пара.
Чтобы достигнуть этого, достаточно насадить эксцентрик таким образом (черт. 121), чтобы при положении кривошипа в крайней мертвой точке эксцентриситет эксцентрика отклонялся от вертикальной линии, проходящей через центр оси колеса на некоторый добавочный угол и уходил бы несколько вперед. Действительно, если при таком положении эксцентрика длину золотниковой тяги мы оставим гу же самую, ТО при Крайнем .ut днем. положении поршни и при нолож'енич кривошипа в ладней мертвой точке. лксиентрисишеш лксиеншрика у.иге сдвинет лолотник несколько вперед ил ею среднею положения, и лолотник нем ною откроет ладна окно ыл ину ска пара и переднее окно для выпуска.
Когда поршень перейдет в переднее крайнее положение, и кривошип расположится в передней мертвой точке, то эксцентриситет займет положение, отклонившись от вертикальной линии на некоторый угол, и золотник несколько откроет переднее окно для впуска пара, а заднее окно для выпуска пара. Значит, при насаживании эксцентрика описанным образом вышеуказанное неудобство машины будет устранено. Поршень в своих мертвых поло
жениях уже будет находиться под давлением свежего пара и может начать двигаться обратно без помощи посторонней силы.
Тот у им. по который (ннкаонаетсп OKeueiimpueuinein экс-ш ншрика ош вершина и,non аппии при ио.юмссиии кривошипа в иертвои точке iiu.iue,aame,a умом опережена о.
Угол опережения в паровых машинах делается от 25 до 30 градусов*).
Та величина. па которую при мертвом по.игжснии кривошипа бу ienr открыто окно i.i и спуска пари., налые.аетеи * гн не ин ы.ч опе-
режением впуска» и иг «предварением впуска»', эта величина делается равной от 1,5 до 10 мм.
Величина же, па которую при крайнем положении поршня будет открыто окно для выпуска пара, называется «./инейным опережение и выну ока пара» или «пре таренш и выпуска», и, чтобы облегчить и ускорить выпуск пара, делается несколько больше величины опережения впуска.
Таким образом, благодаря посадке эксцентриситета по углом опережения, при каждом мертвом положении поршня одно из паровпускных окон бывает уже открыто на вели чину линейного опережения впуска и происходит заблаго-
*') Если окружность круга разделим на 360 равных частей и соединим точки деления центром окружности, то каждый из получающихся 360 углов будет равен 1°. Прямой угол, т.-е. угол, образованный горизонталь ной и вертикальной линиями равен 90", половина прямою угла составит угол в 45°, а угол в 30" будет равен третьей части прямого угла.
временный или предварительный впуск пара в цилиндр. В то же время, благодаря открытию в это время другого окна на величину предварения выпуска, из другого конца цилиндра происходит предварительный выпуск пара.
Паровая машина с расширением. Хотя с насадкой эксцен трика паровой машины под углом опережения машина будет сама собой приводиться в движение из мертвых точек, а распределение пара будет происходить автоматически, но все же такая машина будет еще не вполне удовлетворительной. Дело в том, что при такой машине поршень от начала впуска пара в цилиндр до начала выпуска пара все время будет двигаться под давлением поступающего в цилиндр свежего пара и отработанный пар будет выпускаться в атмосферу, обладая еще почти полным своим давлением и, следовательно, значительным запасом энергии.
Конечно, такая работа машины будет не экономной, потребует большого расхода пара и вызовет большой расход воды и топлива и потому ее стараются избежать и сделать более выгодной, для чего пользуются стремлением пара расширяться и занимать возможно больший об'ем. Для этого паровые машины строятся в расчете на «на работу <• расширением.'», т.-е. строятся таким образом, чтобы поршень передвигался в цилиндре под давлением свежего пара не на всем своем пути, а лишь на некоторой части своего хода. Когда поршень, двигаясь от мертвого положения, пройдет часть своего хода, спуск свежею пара в цилиндр прекращается или, как говорят, пронзволишен отсечка пара, и остальную часть пути до конца своего хода поршень проходит под давлением расширения того пара, который был впущем в цилиндр до момента отсечки.
Чем раньше будет происходить отсечка пара, т.-е. чем с большим расширением будет работать машина, гем меньшее количество пара она будет расходовать, а раз потребуется меньше пара, значит меньше будет и расход топлива и воды. Поэтому работа с расширением является более выгодной.
Чтобы заставить машину работать с расширением нужно каким либо образом заставить золотник раньше прекращать впуск пара и позже начинать его выпуск.
С этой целью борты золотника не делаются равными ширине паровпускных окон, а делаются несколько шире их, и золотник устраивается таким образом (черт. 125), что при среднем его положении,каждый из его бортов а и г не только закрывает свое паровпускное окно, но и перекрывает его собою еще па некоторую величину как в одну, так и в другую сторону. Напуски бортов золотника, перекрывающие паровые окна, называются не.рекрышами золотника.
1I.«ружный напуск золотника, т.-е. величина а б назы-пас гея пархжноИ перекрышец или перекрыше.й впуска, а внутрен
ний напуск золотника, т.-v. величина с/—называется внутренней перскрышеи 30Л0ТНИКЯ ИЛИ перекрышен выпуска.
Действие перекрыт золотника состоит в следующем: отсечка пара в простом коробчатом золотнике производится его наружной кромкой. Вообразим, что на всю эту кромку мы поставили какую либо наделку. Несомненно, что, имея
болъше бу хеш наружна,!
такую на челку, золотник закроет паровпускное окно и прекратит впуск пара раньше, чем если бы такой наделки не было. Но вместо поставки наделки мы можем просто сделать самый золотник несколько длиннее, чем расстояние между крайними кромками паровпускных окон, т.-е. сделать его с наружной перекрытием. При таком золотнике, конечно, закрытие паровпускного окна для впуска пара, т.-е. отсечка пара бу-
хеш iipoue.ro хини, тем раньше, чем перекрыта золотника. Но так как после
отсечки в цилиндре начинается расширение пара, го, следовательно, чем больше бу хеш наружна л перекрыта золотника, тг.п раньше бу хеш. иачииашьс.я расширение пара.
Начавшееся расширение пара в цилиндре будет протолкаться до тех пор, пока золотник своей внутренней кромкой не начнет открывать окна для выпуска пара. В золотнике без перекрыш выпуск пара начнется сейчас же после того момента, когда золотник сдвинется ич своего среднего поло жепия. Но если золотник будет иметь внутреннюю перекры-шу, то выпуск пара замедлится и замедлится тем больше чем больше будет величина внутренней перекрыши. Если ж< выпуск пара замедляется, то значит предшествующий черноту выпуска пара, период расширения пара окончится поз же, еле хпвашелыш. че.м больше бу хеш е,н\шрепплл перекрыта, те м
позже окончншел перчи х расширен и и пара.
Таки.и образа.п. блат харя устройству пару.испои перекрыши периох расширения пара начинаете!! раньше, а б.хаю харя инутрен-пен иерекрыше он но. .нее кончаете;! и е, результате мною, биыо-ларя устройству у золотинка перекрыш. периох расширения пара у величиваешел.
При устройстве золотника с перекрышами, конечно, эксцентрик должен быть насажен на ось таким образом, чтобы при отклонении его эксцентриситета на угол опережения он открывал окно на величину предварения впуска. Для этого он должен сдвинуть золотник из его среднего положения и< только на величину предварения впуска, но еще на всличи ну наружной перекрыши. Для того же, чтобы золотник в
крайнем своем положении мог открыть паровпускное окно полностью, длина экеценшрненшеша рыжий быть нс меньше ширины окна -4- наружман перекрыши, а полный ход золотника должен быть не менее удвоенной ширины окна, увеличенной 1 на двойную величину наружной перекрыши.
На но. однако, заметить, что хотя наружная перекрыта ’ и является полезной, ускоряя прекращение впуска пара и тем увеличивая период его расширения, но она же является и вредной, замедляя момент начала впуска пара в цилиндр. Но вред, приносимый наружной перекрышей в этом отношении. не особенно значителен, так как в момент начала открытия окна золотник уже движется быстро. Однако не принимать его совершенно во внимание все же нельзя и потому । при постройке паровой машины размел наружной перекрыши выбирают таким образом, чтобы получаемая от нее польза превосходила получаемый вред.
Точно также благодаря внутренней нерекрыше золотник позже открывает окно для выпуска пара и тем увеличивает период расширения пара. Но благодаря той же перекрыше золотник при обратном своем движении раньше закроет окно для выпуска пара и часть пара останется в цилиндре. Не имея выхода, оставшийся пар будет сжиматься между поршнем и крышкой цилиндра. Произойдет так называемое сжатие пара, которое будет продолжаться до тех пор, пока золотник не откроет вновь окна для впуска свежего пара.
Таким образом, благодаря устройству золотника с перекрышами в работе паровой машины кроме периодов впуска и выпуска появляются еще периоды расширения и сжатия.
Каковы же должны быть относительные размеры перекрыш золотника и следует ли их делать равными или нет?
Если бы наружная и внутренняя перекрыши были оди каковы, то, как и при золотнике без перекрыш, одновременно с началом впуска пара в цилиндр с одной стороны поршня начинался бы и выпуск отработанного пара с другой стороны поршня. Но такое устройство золотника было бы неудобным. так как тогда свежий пар, входя в цилиндр и начиная двигать поршень, встречал бы противодействие с другой стороны поршня от давления на него отработанного пара, только что еще начинающего оставлять цилиндр и по тому имеющего еще значительное давление. Поэтому, внутреннюю псрекрышу обыкновенно le.utmm меньше наружной. Благодаря этому отработанный или мятый пар начинает выхолить из цилиндра несколько раньше, чем с другой стороны поршня начнет входить свежий пар и давление на нерабочую сторону поршня к началу впуска свежего пара уже несколько уменьшается. При этом, вместе с уменьшением внутренней перекрыши. момент прекращения выпуска отработанного пара отдаляется, чем уменьшается сжатие пара.
Имея в виду все вышеизложенное, проследим последовательно, каким образом будут располагаться при вращении ведущею колеса части машины, эксцентрик которой насажен с углом опережения, а распределение пара производится простым коробчатым золотником с перекрышами (чертежи 126— 133).
Черт. 12<». Кривошип—в задней мертвой точке. Поршень—в заднем крал нем положении. Эксцентриситет—от вертикальной липни на угол опережения. Золотник—движется вперед и открывает затее окно на величин) предварения ни х ска.
Черт. 127. Кривошип—не дошел то вертикали на угол опережения. Пор ше.ль—движется вперед. Эксцентриситет—в крайнем переднем положении Золотник—в крайнем переднем положении. Заднее окно открыто север HieiiHo для впуска пара, а переднее для выпуска пара.
Черт. 128. Кривошип—расположен вертикально. Поршень—около средины своего хода. Эксцентриситет—опущен вниз от горизонтальной линии на угол опережения. Золотник—движется назад и закрывает заднее окно и впускали переднее для выпуска.
Черт. 129. Кривошип—пс innie.i io горизонтального положении на угол опережения Поршень-по (ходит к переднему кранному положению. Эксцентриситет—опущен вертикально вниз. Зо-’отипк—15 среднем положении.
Черт. 130. Кривошип—расположен горизон 1алыю. Поршень—в нерешем крайнем положении. Эксцентриситет—отошел от нижнего вертикальною положения на угол опережения. Золотник—открыл переднее окно на величину опережения впуска.
Черт. 131. Кривошип идет вниз но не щшел ю вертикального положения на угол опережения. Поршень-—-идет назад. Эксцентриситет—в крайнем затем положении. Золотник—вполне открыл переднее окно*?для впуска и за шее ыа выпуска.
4epi 132. Кривошип—вертикально вниз. Поршень,—идя назад, находится около середины своего хода. Эксцентриситет—отошел вверх от горпюн- <||п пл у юл опережения. Золотник—идет вперед, закрывая пере шее окно l.i.'i впуска п за шее ня выпуска.
I
Чорт. 133. Кривошип—не ринел ю I прилипали на >гол опережения.
Поршень—11<>1\«ии г к зядноп крышке. Эксцентриситет— вертикально вверх. 'Золотник—в cppiHCM положении.
Влияние размера эксцентриситета эксцентрика. Кроме yt.ia опережении и перекрыт золотника на иарорасиредсленне оказывает в.и/пнне и размер иицентриситеша эксцентрика.
В самом деле: длина эксцентриситета должна быть не менее ’/г-хода золотника, т. е. должна быть не меньше ширины паровпускного окна, сложенной с величиной наружной перекрытии. Пусть на черт. 134 мы имеем такой эксцентри-
/1
Чорт. 134-а.
ситет Об и пусть при положении эксцентриситета (16, нзобри нее ином на чертеже, золотник только что начинает открытию паровпускное окно. Представим теперь себе, что эксценгрнсн
тет Об мы заменили другим большим первого, например О/;. тогда при том же положении эксцентриситета конец золот пиковой тяги будет находиться не в точке з, а в точке л, т. е. при большем эксцентриситете золотник уйдет вперед и будет открывать заднее паровпускное окно на большую величину. Для того, чтобы оставить золотник в том же положении—мы должны установить эксцентриситет в какое-то другое положение ОБ{. Это положение эксцентриситета мы найдем, описав из точки з окружность радиусом .?/>. В той точке, где эта окружность пересечет окружность, описанную эсцентриситетом ОБ, и будет находиться точка />,—значит до момента начала впуска больший эксцентриситет должен повернугься на меньший угол ЛОБ}, а меньший эксцентриситет должен повернуться "на больший угол ЛОЯ.Но для того,
Черт. !35.
Черт. 135-а.
чтобы эксцентриситет повернулся на меньший угол потре-<»\ется и меньше времени, значит при большем эксцентриси-wwr начни) впуска пара наступит раньте.
кома «плотник, двигаясь назад, произведет отсечку пари то его положение будоч го же самое, что и на чертеже
I
134-а, при чем, если эксцентриситет будет больше, то он займет положение ОН и, если меньше,—положение О/>, т. е. больший эксцентриситет пройдет больший угол, для чего потребуется больше времени и значит при бо.паисм .-шсиснш-рисишеше отсечки пора прочной icm нпллсе.
Таким образом, при уве./иченни размеров лксченшрнситеша лкене.н трака впуск пара начинается раньше и кончается позже И, следовательно, перчил расширении пара бу tern короче.
В момент начала выпуска пара золотник займет поло жение, указанное на чертеже 135. Определив для этого положение золотника, положение большого и малого эксцентриситетов, мы найдем их в <91/ и Ом. Большим эксцентри ситетом будет пройден меньший угол, малым больший, значит начало выпуска при большем оксиеншрчсишете насту ннш раньше.
В момент окончания выпуска золотник, возращаясь обратно, займет положение, изображенное на черт. 135-а. а эксцентриситеты в это время расположатся в ОН и Он. Большим эксцентриситетом до окончания выпуска должен быть пройден больший угол, значит и в большее время т. е. при большем эксцентрике окончание выну ска наступит полнее. Таким образом, при большем эксцентриситете черно i выпуска пара будет продолжительнее и, следовательно, период сжатия короче.
Характер движения поршня и золотника. Проследив зависимость между движением поршня и золотника, по смотрим—какой-же характер имеет их движение, т. е. выяс ним, движутся ли они на всем своем пути от одного крайнего положения до другого с одинаковой скоростью, или же меняют скорость хода в разных точках своего пути.
Внимательное рассмотрение работы поршня за время полного оборота кривошипа показывает, что при работе паровой машины как поршень, так и золотник, совершая свой путь от одного крайнего положения до другого, движутся неравномерно, а с переменной скоростью
В самом деле, разделим, например, окружность, описи ваемую кривошипом и соединенным с ним концом шатун i, на 8 равных частей (черт. 136). Так как. при установившей ся скорости хода паровоза, палец кривошипа вращается равномерно, то равные между собой дуги аб, бв} и т. д. он должен проходить в одинаковые промежутки времени Другой же конец шатуна (крейцкопф), а с ним и поршеш в те же промежутки времени будут перемещаться не на одинаковые расстояния. Так, при перемещении кривошипа из а в б, перемещение крейцкопфа будет а1 б{ и персмеще ние поршня а2 б2. Когда кривошип из точки б перемести ня в «, описав дугу бв, по длине равную аб, то крейцкопф ш реместится в точку О, н поршень в точку с?, При чем ш ли
чины 6,. и «- будут значительно больше П. и Н- 6““. Другими словами, по мере приближения к средине своего хода, поршень в равные промежутки времени проходит все большее и большее расстояние, то есть движется все быстрее. Из того же чертежа видно, что далее при движении поршня от среднего положения к крайнему, скорость хода «его уменьшается, достигая наименьшей величины при край-
нем положении поршня, когда он, меняя направление своего хода, хоть на мгновение должен будет остановиться.
Такое же явление будет происходить и при обратном движении поршня.
Точно также и золотник, получая движение от заменяющею кривошип эксцентрика, при крайних своих положениях движется с наименьшей скоростью, а в средине своего хода имеет наибольшую скорость.
Из того же чертежа 136 видно, что при вертикальном положении кривошипа в точках в и ж поршень не находится точно на средине своего хода, а располагается несколько ближе к задней крышке, при чем расстояние ai и о'1 о- меньше ц и г, а расстояние о', «, и 6- меньше «j /, и «г Следовательно, за время хода кривошипа во 2-й и 3-й четверги его окружности, поршень проходит бо льший путь и, следовательно, скорость лода портил в передней части цилиндра несколько больше. чем в .ia щей.
Указанный характер движения поршня и золотника на-б подается в каждой паровой машине, при чем, чем больше оу дет длина шатуна (ведущего дышла), тем .разница в скорости хода поршня в передней и задней части цилиндра будет меньше и при вертикальном положении кривошипа поршень гем ближе будет находиться в средине своего хода.
Состояние пара в различные моменты работы паровой машины. Ознакомившись с работой паровой машины и ее парораспределением проследим последовательно—как изменяется состояние пара за время его работы в паровой машине Для этою рассмотрим последовательно состояние пара от момента входа его в регуляторную головку и до мо-МГЦ1.1 его выхода н.ч цилиндра в конус и далее в атмосферу.
Так как отверстия для впуска пара в регуляторной головке делаются меньше сечения паропроводной трубы, то пар, при проходе по ним, мнется, входя в регуляторную трубу и, занимая больший об'ем, несколько расширяется и теряет часть своей энергии. Кроме того, пар теряет часть своей энергии, вследствие охлаждения и трения о стенки паропроводных труб и золотниковой коробки, а также при проходе по их коленам и каналам. Поэтому, давление пара по дороге к паровому цилиндру постепенно понижается, и свежий пар, при входе в цилиндр, имеет давление на 10—15" •> меньше,, чем в котле.
Чем меньше открыт регулятор для впуска пара и чем больше изгибов проходит пар на своем пути, тем потеря давления пара будет значительнее.
Из золотниковой коробки пар с несколько уже уменьшенным давлением поступает в цилиндр паровой машины через открытое паровпускное окно и заставляет поршень сдвинуться из его мертвого положения. Благодаря небольшому сечению паровпускных окон и охлаждению цилиндра наружным воздухом давление пара при входе в цилиндр несколько уменьшится.
Предположим для примера, что пар в котле паровоза имел давление, равное 9 атмосферам, и посмотрим, как будет меняться это давление при работе машины.
Пусть на пути до цилиндра пар потерял 1 атмосферу и его давление при входе в цилиндр сделалось равным 8 атмосферам. С таким давлением пар будет давить на поршень паровоза до тех пор, пока золотник не прекратит впуска пара в цилиндр, т. е. пока не произойдет отсечка пара. Если прекращение впуска пара в цилиндр произойдет лишь в тот момент, когда поршень дойдет до конца своего хода, то поршень до конца своего хода будет находиться под давлением свежего пара, т. е. в нашем примере все время под давлением 8 атмосфер. Если же мы устроим золотник с наружной покрышей, то прекращение впуска пара или отсечка произойдет раньше, чем поршень дойдет до конца своего хода, и остальную часть своего хода поршень будет двигаться под влиянием расширения.
Поэтому, чем раньше произойдет отсечка пара и чем больше будет путь, пройденный поршнем под влиянием рас ширения пара, тем больший об'ем будет занимать к конщ хода поршня пар, впущенный в цилиндр до отсечки, и тем больше понизится его давление. Так, если отсечка впуска свежего пара произойдет в тот момент, когда поршень про шел 1 > своего хода, то когда поршень дойдет до конца своего хода пар. впущенный в цилиндр до момента отсечки, займет весь цилиндр, т. е. займет об'ем в два раза больший, чем он занимал в момент отсечки. Раз об'ем пара увеличи кя
вдвое, то, следовательно, давление этого пара станет в два раза меньше и в нашем примере с 8 атмосфер понизится до 8:2, т. е. до 4-х атмосфер. Если отсечка произойдет на ' । хода поршня, то об'ем пара в конце хода поршня будет в 4 раза больше, чем при отсечке, и давление отработанного пара в конце хода поршня будет в четыре раза меньше, т.е. будет равно 2 атмосферам и т. д.
В обыденной речи степень наполнения цилиндра свежим паром принято выражать величиной отсечки, и если, например, говорят, что отсечка пара равна 0,3, это значит, что прекращение впуска пара в цилиндр или отсечка происходит в тот момент, когда поршень под давлением свежего пара прошел от своего крайнего положения пять десятых частей всего своего хода, а остальные пять десятых будет двигаться под давлением расширяющегося пара.
Когда поршень дойдет до конца своего хода и начнет двигаться обратно, го он начнет выталкивать из цилиндра отработанный или мятый пар, имеющий уже понизившееся, вследствие расширения, давление, и пар будет выходить через открывшееся в это время паровпускное окно в конус и далее в атмосферу.
Благодаря внутренней перекрыше, золотник закроет окно для впуска пара раньше, чем поршень, двигаясь обратно, дойдет до своего крайнего положения. Вследствие этого часть отработанного пара не успеет выйти из цилиндра, будет сжиматься поршнем в паропроводном канале и в пространстве между поршнем и цилиндровой крышкой, т. е. в так называемом „враио.н nporiHpaiH'mti?" и будет образовывать собой „паровую полу мкуи.
Хотя на сжатие пара и образование паровой подушки, несомненно, расходуется как бы напрасно часть силы паровой машины, но в то же время сжатие пара приносит и некоторую пользу, т. к. образующаяся в цилиндре паровая подушка принимает на себя всю живую силу поршня в конце его хода и заставляет поршень плавно дойти до своего мертвого положения и плавно же начать двигаться обратно. Кроме того, при наличии сжатия пара, поступающий в цилиндр вслед за периодом сжатия свежий пар попадает уже не в пустое пространство, а в пространство, наполненное сжатым паром, имеющим, благодаря сжатию, значительное давление и температуру. Благодаря этому, свежий пар не теряет напрасно своей энергии на расширение при заполнении пустого пространства пи на нагревание холодных стенок цилиндра. Очевидно, что чем раньше закроется окно для выпуска пара, тем большее количество отработанного пара задержится в цилиндре и, следовательно, тем сильнее будет сжат этот пар, когда поршень дойдет до своею мертвого положения.
Степень сжатия пара оказывает значительное влияние на работу машины. Действительно, при сжатии отработанного пара поршнем—его об'ем уменьшается, а давление повышается. Повышение давления продолжается до тех пор, пока золотник не начнет открывать паропроводного окна для впуска свежего пара.
Если в тот момент, когда золотник открывает паровпускное окно для впуска пара в цилиндр, сжатие пара во вредном пространстве машины будет слишком мало, то свежий пар из золотниковой коробки, входя через узкую щель окна, будет терять часть своей упругости на расширение и потому не будет сразу оказывать должного давления на поршень и в то же время, вследствие малой паровой подушки от инерции поршня, во всех соединениях механизма будут происходить значительные удары.
Если же сжатие пара будет, наоборот, слишком велико и давление сжатого пара будет превышать давление свежего пара, то это повышение давления для работы машины окажется бесполезным, потребует только напрасной затраты си лы и также будет расстраивать части машины.
Поэтому, наиболее выгодной является такая степень сжатия отработанного пара, чтобы к моменту впуска свежего пара отработанный пар имел давление, приблизительно равное давлению свежего пара или немного меньшее. При таком условии свежий пар, входя в паровой цилиндр и встречая мятый пар почти равного ему давления, сразу может начать передавать всю свою энергию поршню машины, и поршень начнет плавно двигаться в обратную сторону.
Так как при начале впуска золотник нс сразу открывает паровые окна цилиндров на всю их ширину, то впуск пара в начале открытия окна, а также и в конце закрытия его бывает незначителен, и давление пара в начале хода поршня является не всегда достаточным. Для избежания этого, па-
ровые окна цилиндров стараются делать возможно
длиннее. Кроме того, иногда, с тою же целью, в теле золотник;! устраивают внутренний канал, как указано на чертеже 137. Устройством такого золотника, называемого по имени ию бретатсля аоапшпньом Трнка достигается то, что в начале от крытия паровпускного окна для впуска пара, пар поступав । из золотниковой коробки ВЦП
линдр не ТОЛЬКО через 1ЦСЛ1 между кромкой окна и золотником, по также и через доол вочнын канал, как указано на чертеже стрелками, и, таким
образом, в первые моменты открытия золотникового окна в цилиндр добавляется еще некоторое количество пара. Таким образом, канал Трика служит для добавления некоторого количества пара в то время, когда золотник открывает окна на небольшую величину.
Итак, за время хода портил в цилиндре от о той крышки до друа/й и обратно, наблюди/ошс я следующие / периода роботы пара е цилиндре: /) б/мс/т, 2) расширение. 3) выпуск и 1) ducauiue. В зависимости ог степени отсечки пара, от размеров частей золотника и эксцентриситета эксцентрика, продолжительность этих периодов может изменять свою величину в tj или другую стороны, но в большинстве паровых машин наблюдается полностью все 4 указанных периода и все они являются более или менее необходимыми для правильной работы машины.
В последние годы, вместо плоского коробчатого золотника, о котором шла речь в настоящей главе, получили большое распространение так называемые цилиндрические золотники, состоящие из 2-х поршней с пространством между ними и представляющие собой как бы плоский золотник, свернутый в цилиндр. Такой цилиндрический золотник движется внутри цилиндрической юлотниковой втулки, служащей для зопотника зеркалом и имеющей соответствующие отверстия для впуска и выпуска пара. Действие этих золотников по идее ничем не отличается от действия плоских золотников. Иногда вместе с изменением вида золотника, г, е. с заменой плоского золотника цилиндрическим, изменяют и направление впуска пара и устраивают золотник таким образом, что свежий пар поступает в золотниковую коробку не снаружи золотника, а внутрь его—между 2 поршнями, образующими золотник. В таких золотниках, называемых золотниками со внутренним впуском, отсечка пара производится уже не наружной, а внутренней кромкой.
Подробное описание конструкции плоских и цилиндрических золотников и их работы будет указано в главе XX настоящей книги.
ГЛАВА XI.
Величина работы пара в паровой машине. Расход пара на единицу работы. Конденсация. Понятие о работе.
Ознакомившись с характером работы поршня и золотника паровой машины, постараемся выяснить, отчего же KIBHCHT сила и мощность паровой машины паровоза и чему плинно она равна.
О силе или мощности паровых машин, как и о силе всякою тругого 1.нигагеля, обыкновенно судят по той работе.
которую может совершить машина или другой двигатель. Когда работает человек и, например, копает землю, то о произведенной им работе мы судим по той площади земли, которая им вскопана. Если работа плотника состоит в строгании досок, то о его работе мы также судим по числу выстроганных досок, г. е. тоже ио площади, которую он прострогал. Если грузчик несет мешок с зерном, то о произведенной им работе мы судим, во-первых, по тому, как далеко пришлось ему нести этот мешок, т. е. по величине пройденного им пути, и, во-вторых, по тому, насколько тяжелым был перенесенный им мешок, г. е. по тому, какую силу пришлось прилагать грузчику тля того, чтобы нести мешок с зерном.
Как было сказано в главе II, точно так же и в ме га нике о лействии какой-либо силы сулят по ее работе и измеряют эту работу произвеleniie.ti из величины силы, лейсте,упнией на какое-к/бо тело, на тот нртъ. па который пере цшиулосъ эшо тело но л лейетансм этой силы. Так, о работе паровой машины судят по тому давлению, которое оказывает на поршень поступаю щий в цилиндр пар, и потому пути, который проходит поршень под давлением этого пара.
Представим себе, что мы имеем паровую машину, работающую без расширения, и предположим, для простоты, что давление пара в период выпуска равна нулю. Если мы хотим определить работу этой машины за один ход поршня от одного мертвого положения то другого, мы должны умножить силу, действующую па поршень, на длину хода пор шня. Но сила, действующая па поршень, равна давлению пара в цилиндре, т. е. давлению на каждую квадратную единицу поршня, умноженному па число квадратных единиц, содержащихся во всей площади поршня; значит, работа ма шины, получаемая при каждом ходе поршня, равна:
Давление пара па I кв. е i.'Xjciom. нортнн'Узго i порти t
сила путь
Как известно, давление одной атмосферы равно 15 фунт, на один квадратный дюйм, или, в метрических мерах, равно 1 килограмму на один квадратный сантиметр.
Предположим, для примера, что наша машина работает с давлением в цилиндре 8 атмосфер и что диаметр поршня равен 300 мм или 30 сантиметрам, а ход поршня равен 600 мм или 0,6 метра.
1Л „ 30x30x3,14
Площадь поршня машины оудет равна ----------=
=706 кв. сантиметрам, а работа машины за один ход поршня, выраженная в метрических единицах измерения, будет
<8x706) килот р. X 0,6 метра = 3388 килогр.-мстрив сила ну т ь р а б о г а
ING
Если мы имеем паровоз, у которого имеются две машины вышеуказанных размеров, то его работа при ходе обоих поршней в одну сторону будет в два раза больше, т. е. 3388x2=6776 килограммометров, а работа паровоза за каждый оборот колеса, т. е. при двух ходах поршней—вперед и назад—будет еще в два раза больше, т. е. будет равна G776 2=13552 килограммометра.
Диаграммы работы машины. Для того, чтобы яснее су-шть о правильности и величине работы машины, ее изображают графически, т. е. при помощи чертежа и для этого поступают следующим образом:
Пусть, как в предыдущем примере, поршень машины на протяжении всего своего хода находится пот давлением
свежего пара, т. е. давление на него остается одним и тем же па всем пути поршня.
Возьмем две линии, составляющие между собой прямой угол О I и ОН (черт. 138), и отложим на ОН в известном масштабе*) длину хода поршня Об, которую разделим на несколько равных частей, например, на десять частей, именно: Об^ 6Х б2 б.л и т. д.
*) Примечание: При вычерчивании планов, чертежей каких-либо построек или частей машин, иногда невозможно бывает вычертить на бумаге чертеж изображаемого предмета в его натуральную величину и для того, чтобы чергежне был слишком большим, приходится вычерчивать изображаемый предмет в уменьшенном виде или, как говорят, в меньшем масштабе. Гак, например, при вычеркивании чертежа какого-либо дома, его можно вычертить н уменьшенном виде, т. е. каждый метр действительной длины юма изобразить на чертеже в виде */юп части метра. При вычерчивании м.ппппы также можно изобразить ее части в меньшем масштабе и, приняв, например, па чертеже 1 сантиметр за 1 метр действительной длины, вычерти. чертеж в 'до натуральной величины. Если принять на чертеже, что каждый метр изображается длиной в 4 сантиметра, то получится чертеж ' нт плнХ’ » натуральной величины и г. д.
Затем по линии О I отложим, гоже в известном масштабе, величину давления пара при входе в цилиндр, выраженную в атмосферах. (ля этого условимся, что произвольная линия Of/,, изображает собой па чертеже давление, равное одной атмосфере, и отложим от точки восемь раз величину Oav получая точки //,, f/2, ал, и т. д., тогда, очевидно, линия Оа, равная восьми будет изображать собой давление в 8 атмосфер.
Так как мы предположили, что поршень на всем своем пути находится под давлением свежего пара, го, следоз-гельио, давление пара будет оставаться одинаковым во всех точках пути поршня, т. е. и в 6, и б. и т д., будет равно Or/—8 атм. Предположим далее, что в конце хода поршня, когда происходит выпуск пара, давление выпускаемого пара сразу падает до О, и при обратном ходе поршня, отработанный пар не оказывает на поршень никакого давления.
Полученная, таким образом, диаграмма (черт. 138) совершенно ясно указывает нам характер работы пара в задней стороне цилиндра за время хода поршня вперед и назад. Именно: линия ас, параллельная Об, показывает, что давле-ниепара во все время хода поршня вперед остается постоянным и равным Оа=6в—8 атм. В точке в, соответствующей концу хода поршня, как мы выше условились, давление сразу падает с 8 атм. до нуля. При обратном ходе поршня от б до о, давление, как условлено, остается равным нулю, что и изображается линией W; когда же поршень придет в точку о, то произойдет впуск пара в заднюю часть цилин-ipa и гавление снова поднимается от о до Оа, т. е. то 8-ми атмосфер.
Кроме того, площадь диаграммы Оавб равна ОауОб. По Оа—давлению в атмосферах, т. е. давлению на 1 квад, единицу, а О£=ходу поршня; значит площадь Оавб как бы представляет собой работу машины, у которой площадь поршня равна 1 кв. единице, а давление пара и ход поршня таковы же, как и в нашей машине. Стоит площадь этой диаграммы помножить на число кв единиц, которое заключается в и пощади поршня нашей машины, и мы по диаграмме получим представление не только о характере, но и о точной величине работы нашей машины.
Диаграмма машины с расширением Представим теперь себе, что впуск пара происхо шт только на протяжения четырех десятых хода поршня, т. е. от точки О до точки 6, и что дальше впуск свежего пара прекращается и поршень двигается под влиянием расширения, при чем давление с 8 атмосфер постепенно падает до О. Тогда в точках б\, б>, б'н, б\ (черт. 139) давление пара будет равно 8 атмосферам, а затем начнет падать и, при подходе поршня к точке б, бу дет равно нулю. Работа машины может быть изображена цш-
траммой, указанной на чертеже 139, при чем линия чв будет представлять собой давление свежего пара, точка с момент отсечки, а линия г.6—давление растирающегося пара, которое падает от 8 атмосфер до О. Линия же 60 будет по-прежнему представлять давление отработанного пара при обратном ходе поршня, г. е. в период выпуска, которое мы предполагаем равным нулю.
Из сравнения диаграмм черт. 138 и 139 можно легко уяснить себе выгодность применения расширения пара. Действительно, площадь а в 6 О, изображающая на диаграмме (черт. 138) работу машины без расширения, больше изображенной на диаграмме 139 площади а в 6 О (машина с расширением) приблизительно в 11/2 раза. Значит, если машина
работает под давлением свежего пара без расширения, то она может дать в Р/з раза большую работу, чем машина с расширением при отсечке 0,4. Но, с другой стороны, при работе машины без расширения, впуск пара происходит на всей длине хода поршня, при работе же с расширением (черт. 139) впуск пара происходит лишь на протяжении 4/ю хода поршня и, значит, машина с расширением требует пара только 910 того количества, которое требует машина без расширения, т. е. в 2Va раза меньше. Таким образом, в машине без расширения, расходуя пара в 21 а раза больше, чем в машине с расширением, мы получаем работу лишь в 1*2 раза больше. Значит, шлица. ин-ттае.чал работон без рае-шире и и п, не окупает tuuuwio pac.ro.ia пара, и работа машины е рас шире пнем нвлнстс.и 6о.и>е впю \noii.
В диаграммах 138 и 139 мы предполагали для простоты, чн> давление пара при расширении падает до нуля и что во вр( мя выпуска давление будет равняться нулю. Но на
самом деле ни давление расширяющегося пара, ни давление отработанного пара не падает до нуля.
Действительно, давление пара в конце расширения, как мы уже говорили в своем месте, определяется по закону Мариотта и будет тем больше, чем меньше будет степень расширения пара, т. е. чем с большей отсечкой работает машина.
Так, если пар поступает в цилиндр с давлением в 8 атмосфер лишь во время следования поршня на протяжении ’ ,0 всего его хода, а затем впуск пара прекращается и дальше поршень движется под влиянием расширения пара, то в конце хода поршня пар будет занимать об‘ем в 2‘/з раза больший, чем в момент отсечки, а давление его будет в 27? раза меньше, чем при впуске, т. е. будет равно 8:2,5=3,2 атмосферы.
Отработанный пар не может весь сраз} выйги из ци-1 индра в атмосферу и, благодаря небольшому сечению паровыпускного окна, выход пара замедляется. Поэтому, во время обратного хода поршня, т. е. во время периода выпуска 60. гавление будет больше О, и будет равно, например, 1,5 атмо сферы. Кроме того, с того момента, когда золотник закроет
окно для выпуска пара, в задней стороне цилиндра пачи кается сжатие пара и его давление вновь начнет подии мяться.
Пар, остающийся в цилиндре машины в периоды впу ска и сжатия, будет оказывать противодавление на пор тень и будет тормозить машину и уменьшать ее полезную работу. Ike эти обстоятельства с достаточной ясностью изображаются на диаграмме (черт. 140).
Действительно, пусть при положении поршня в точке 6, при открытии окна для выпуска отработанного пара в атмо сферу, (.явление падает с 3,2 атмосфер, бывших в конце расширения, ю 1,5 атмосферы. Тогда линия и будет изо
сражать собой падение давления, вследствие открытия наро-исходящего окна, а линия в'—изображать давление пара в период выпуска его из цилиндра. Если предположить далее, что при положении двигающегося обратно поршня в точке г. произойдет прекращение выпуска пара, т. е. начнется сжатие его, то линия со на диаграмме (черт. 140) будет соответствовать периоду сжатия пара, а точка а - началу но него периода впуска пара.
Таким образом, площадь и в / б О представляет собою полезную работу пара, впущенного в цилиндр, а площадь <t с i б О представляет вредную работу отработанного пара, тормозящую паровую машину. Действительная работа пара, которую мы можем использовать для приведения во вращение вата паровой машины, представится в виде фигуры ft е t i с. равной разности двух первых.
Индикаторные диаграммы. Зная все элементы парораспределения машины и зная давление в периоды впуска и выпуска пара, можно построить диаграмму работы пара, по-юбно изображенной на чертеже 140, для любой степени отсечки и по ней судить о выгодности работы машины при той или другой степени отсечки.
Но обычно подобные диаграммы не строятся на чертеже, а снимаются с паровых машин при помощи особого при бора, называемого ни щ котором. и называются „мл щкатор-нымп цццрам-иами". Индикатор, чертеж 141, представляет собою небольшой цилиндр а с поршем 6, который ввинчивается в стенку цилиндра машины в. Под давлением пара в цилиндре машины, поршень индикатора передвигается по его цилиндру и, соответственно величине давления пара в цилиндре машины, больше или меньше сжимает помещенную над ним пружину i. Передвижение поршня индикатора посредством особого механизма передается карандашу j и последний вычерчивает на передвигающемся, в зависимости от движения поршня, листке бумаги, укрепляемом на барабане е. кривую линию, соответствующую давлению пара в различные моменты хода поршня и представляющую собой ипдика-торную диаграмму С‘емкя индикаторных диаграмм схематически показана на чертеже 142, а установка индикаторов на цилиндре паровой машины—на черт. 142а.
Так как в паровой машине паровпускные окна открываются не сразу и моменты парораспределения меняются не резко, а их изменение происходит постепенно и так как, бла-годаря насадке эксцентриситета под углом опережения, происходит предварительный впуск и выпуск пара, то на снятых с паровоза индикаторных диаграммах не имеется таких резких переходов в точках о, в, ?, д и е, как указано на чертеже 110, и правильная индикаторная диаграмма обыкновенно имеет вид, изображенный па чертеже 143. При этом,
вследствие целого ряда причин, расширение пара происходит неравномерно и линия ei имеет вид не прямой линии, а вид кривой, несколько вот ну гой внутрь диаграммы. Точно также и линия сжатия м/, выхотит нс прямой, а несколько вогнутой по направлению к вершине угла Ю/ь
Черт. 1 i I
На чертежа^ 138, 139, 140 и 143 изображены диаграм мы для задней части цилиндра. Но такие же диаграмм! можно построить и для передней части цилиндра. При снятии диаграмм при помощи индикатора, обыкновенно ставят по два индикатора на каж т.ый цилиндр, из которых один снимает диаграмму работы передней части цилиндра, а другой диаграмму работы задней его части (см. черт. 1 12).
Применение индикаторных диаграмм. Снятые с машины индикаторные диаграммы дают возможность судить не только о характере и величине работы машины, но дают полную возможность наилучшим образом судить о правильности и своевременности всех моментов парораспределения. В случае какой-либо неправильности в парораспределении, эта неправильность сейчас же скажется на индикаторной диаграмме и даст возможность ее своевременно заметить и устранить. Примеры таких неправильных диаграмм, с указанием причин неисправности приведены на чертежах 144—154.
К большому сожалению и собственной невыгоде, дороги С.С.С.Р. чрезвычайно бедно снабжены индикаторами, и снятие индикаторных диаграмм, которое по существу должно быть обычной работой в депо, в большинстве случаев представляет там пока очень редкое и часто невиданное событие.
Черт. 144. Слишком ранний выпуск пара. Слишком большое опережение впуска.
Черт. 14л. Слишком позтппй впуск пара. Недостаточное предварение впуска.
Черт. 146. Пропуск пара поршнем в период расширения.
Черт. 147. Неплотность золотника пли пропуск в цилиндр свежего пара в период расширения.
Чорт. 14S. Слишком раннее начало выпуска пара.
|!Н
Черт. 11'3 Слишком пои,шее начало ныпмка пара.
Черт 150. Поз шее прекращение выпуска пара (малое сжатие).
Черт 151 (’.лишком большое сжатие (раннее прекращение выпуска)
Черт. 152. Пропуск пара в копир хода поршня
Черт. 153. Неправильная установка золотника. Наполнение при ходе поршня вперед раньше, чем при ходе поршня паза i.
Черт. 151. Правил ьпаодсга-новка золотника.
Черт. 155.
работы машин по диаграмме.
Определение величины
Как было выясн- но выше, работа всякой паровой машины, работающей без расширения, за один ход поршня опреде-1яется по формуле: работа — давлению mi I ива т единицу поршни X члоша v> поршня X го I поршня.
По два множителя этой формулы, именно давление на диницу поршня и ход поршня, мы принимали во внимание и при постройке диаграммы, изображенной на чертеже 138. I мен но, площадь этой диаграммы как раз представляет произведение из давления па единицу площади поршня, т. е. давление в атмосферах на ход поршня. Значит и вообще, < ели мы имеем диаграмму работы паровой машины, то доча точно се площадь, выраженную в килограммометрах, умно-
13*
жить на число квадратных сантиметров, заключающихся в площади поршня, чтобы получить величину работы машины при одном ходе поршня.
Эго правило применимо не только для диаграммы, изображенной на черт. 138, но и для диаграмм, изображенных на черт. 139, 140 и 143, а равно и для всякой индикаторной тиаграммы.
Среднее давление пара в цилиндре. Площадь диаграмм, снятых с машин, работающих с расширением, определяется обыкновенно при помощи особых приборов или, менее точно, при помощи определения по диаграмме величины давления пара при нескольких положениях поршня и вычисления по ним среднего давления в цилиндре за весь ход поршня. Но, если нс имеется индикатора или снятой им диаграммы, то для опредения силы и работы машины, с достаточной для приблизительных практических вычислений точностью, мы можем определить среднее давление пара в цилиндре при разных степенях отсечки по следующей табличке, предложенной ипж. Боррисом:
Степень отсечки пара 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0.7 0,ь
Среднее давление от каждой 1 атмосферы . . . 0,153 0,328 0,446 0,549 0,627 0,690 0,737 0.944
В этой табличке верхние числа выражают степень отсечки пара, а нижние числа то среднее давл< ние пара в цилиндре, которое получается при указанных отсечках от каждой одной атмосферы давления пара в котле.
Так, например, если мы работаем при отсечке 0.4 и имеем при этом пар давлением 9 атм., то среднее давление пара за все время хода поршня в цилиндре будет: 9x0,549=4,941 или около 5 атмосфер.
Величина силы тяги или мощность паровоза. Пользуясь предыдущими указаниями и определяя работу машины за один оборот колеса, а также зная ско )ость движения паровоза, нетрудно вычислить работу, сове ршаемую хотя бы взя той выше для примера паровой машиной в продолжение одной секунды и затем выразить эту работу в принятых единицах измерения работы.
Допустим, чго паровоз движется со скоростью 30 кило метров в час и пусть диаметр колес паровоза равен 1,5 метра Окружность такого колеса будет равна 3,14X1,5 1,7 метра, и колесо при скорости 30 километров, или 30 тысяч мы
30000
ров, в час сделает в течение часа - =0400 оборотов, а 6400 t о ’
в течение одной секунды .... = 1,8 ооорота. " (>0,00
Так как мы нашли выше (см. стр. 187ц что работа нашей машины за отин оборот колеса равна 13552 килограммометра, то работа ее за одну секунду, когда колесо сделает 1,8, оборота, будет равна 13552 X 1,8=24393 килограммометрам.
Как мы уже знаем, для измерения мощности паровых машин пользуются особой единицей работы, равной работе в 75 килограммометров в одну секунду и называемой лота-ттгИ силой.
Чтобы выразить мощность паровоза в лошадиных силах, надо его работу за одну секунду в килограммометрах разде-24393
лить на /о, что для нашего примера составит ^- = приблизительно 325 лошадиных сил.
Сила тяги паровоза. На практике, однако, мощность паровоза почти никогда не определяется числом лошадиных сил, развиваемых его машиной; о мощности паровоза обыкновенно судят по той силе тяги, которую можно получить <>т паровоза для передвижения, эта сила тяги определяется обыкновенно по формуле:
/ и — . X р'
Где:./—диаметр поршня, ./—ход поршня, .1—диаметр ве-тущего колеса, /Р среднее давление пара в цилидре во время работы машины.
Подробный вывод этой формулы и применение ее на I практике будут указаны далее в одной из последующих । ыв настоящей книги, пока же заметим себе только то. что I It 3 ЭТОЙ формулы ВИДНО, ЧТО сила ппии На оси парасоли лови-I сит не только от давлении пара в цилиндрах и от рахчерив ци-| тн ipon. ш. с. он/ их диаметров и величины хода норшнн. но она танине лависиш и от диаметра ведущею колеса, при чем. чем | " tnue (ей/ июметр с.е ших колес паровала, тем меньше бу хеш |iw/h шит паровала. Это важное обстоятельство находит себе I подтверждение в нашей ежедневной практике, в отношении к*х пассажирских паровозов, у которых и котел и цилинд-I ры совершенно одинаковы с товарными паровозами, но ко-юрые имеют колеса большого диаметра. Такие пассажир-I < кие паровозы, как мы знаем, не могут вести тяжелых то-I । арных поездов, т. е. обладают меньшей силой тяги.
11о указанной формуле определяется сила тяги паровоза 1 но размерам его цилиндров, почему она и называется „ни Hi//(роем ft си юй nuuu“, .into сила бу \еш несколько больше той
силы тят^ которая получается на крюке теп (ера и которую в (енешвншелыюсши тон,ко мозюпо непосредственно нснользовашъ (ля пере (вп.нсення поезда.
Происходит эго оттого, что как самый паровоз, гак и его тендер требуют значительного усилия для их передвижения. На их собственное передвижение и на трение в механизме паровоза и затрачивается часть цилиндровой силы тяги, и на крюке тендера мы получаем только разницу между цилиндровой силой тяги и той силой, которая требуется для преодоления сопротивления передвижению паровоза и тендера. Каково именно бывает это сопротивление и каким образом возможно определить силу тяги паровоза на крюке его тендера, об этом будет сказано в отдельной, посвященной специальной этому вопросу, главе.
Расход пара на еденицу работы. Когда мы ознакомились с величиной и учетом той работы, которую совершает пар в цилиндрах паровоза при разных условиях, естественно является вопрос о том, какой же должен быть расход пара у паровоза на каждую единицу работы, например, на 1 индикаторную лошадиную силу, остается ли этот расход постоянным, и если изменяется, то каким образом?
Определению величины расхода пара паровой машиной на одну паровую лошадь было посвящено много опытов и исследований. В том числе производились опыты и с паровозами русских дорог.
Основаны эти опыты на следующем: тот пар, который образуется в котле паровоза и затем служит для приведения в действие его машины, представляет собой лишь газообразное состояние той воды, из которой он образуется, причем, конечно, из каждого килограмма воды образуется ровно 1 килограмм пара.
Поэтому, если каким либо способом точно измерить количество килограммов воды, которое израсходовано для работы паровоза па известном перегоне, то тем самым определится и то количество килограммов пара, которое образовалось из этой воды в когле и израсходовано паровозом. Правда, не все эго количество пара пойдет на работу в цилиндрах паровоза. Часть пара израсходуется на работу инжектора, часть на работу тормоза, сифона и пр. Однако, и эти величины поддаются измерению, и, например, для паро возов серии Ов и 1Ц расход пара для указанных целей определился при опытах в следующем размере:
Расход на тормоз за каждую мину- Ов Ш ту его работы ..............10 килогр. 9,4 килогр.
Расход на сифон за каждую минуту
его работы . . ..................8 „ 7,9
Расход на инжектор на каждые
1000 килограммов поданной воды . . 164 „ 18(1
Отняв расход пара для тормоза, инжектора и сифона, можно определить то количество пара, которое израсходовано только на работу паровой машины, а зная величину работы машины в лошадиных силах, можно определить и расход пара на 1 лошадиную силу.
Не останавливаясь на описании самых опытов, приведем здесь лишь их окончательные результаты. Так, по опытам, произведенным над паровозами новейших типов на итальянских дорогах, расход пара разных типов паровозов определился равным:
ТИП ПАРОВОЗА Число цилин- дров Сцепной вес в тоннах Поверхность нагрева Давление в котле Расход пара на лошадиную силу (в килограммах)
0-5—0 Компаунд 1 74,8 222 16 От 11,9 до 14,4
1-4-0 Простой 2 50,4 176 14 16,7 „ 17,7
1—4—0 Компаунд 2 56.3 203 16 Ю,S ,, 12,у
2—4—0 JS О 58,3 175 14 п 11,9 ,, 14
Результаты, полученные при опытах нроф. Ломоносова на русских дорогах с паровозами разных типов,—дали следующие данные:
Серия ТИП ПАРОВОЗА н 13 и о 2. С5 Ш Сцепной вес Поверхность на-гревц Давление в котле Расход пара на1 лошади ную силу (в килограммах)
ОН 0-4-0 Компаунд 2 51,2-53,2 152,6 11,5 9,5—11,5
Щ 1-4-0 м 2 64,3 201,1 14 9 —12
3 0—5-0 я со 2 80,2 264,4 12 7,5—12
Кф 1—5—0 33 8- о «з F-. СО 2 77,6 301,5 12.7 8,5—13,5
г> 2—3—0 Ирос ерегрс 2 46,9 205,4 13 7—12
<; 1-3-1 е п 2 47,2 258,7 13 7—11
Из этих же опытов выяснилось, что расход пара на I лошадиную силу не остается постоянным при всех ус по-
виях, но изменяется как с изменением скорости движения паровоза, так и с изменением степени отсечки пара
Что касается скорости движения, то опытами с несомненностью установлено, что с увеличением скорости паровоза расход пара на 1 лошадиную силу падает.
В отношении же степени отсечки такого вполне определенного закона вывести из опытов нельзя, но опыты показали, что для каждого типа паровоза существует своя определенная отсечка, при которой расход пара будет наименьшим.
Потери пара при работе его в паровой машине паровоза. Однако, далеко не все количество пара, поступившее из котла паровоза, расходуется на совершение полезной работы. Наоборот, пар, образующийся в котле паровоза, на своем пути от регуляторной головки до головки конуса теряет не производительно значительную часть своей энергии.
Опытами было установлено, что напрасная потеря энергии пара при неблагоприятных обстоятельствах достигает иногда 70°/о, а при обычных условиях колеблется в пределах от 30 до 501,о.
Столь шачительная потеря пара, конечно, является очень убыточной и поэтому необходимо всячески стремиться, если не к полному устранению этих потерь, что, к сожалению, невозможно, то хотя-бы к уменьшению их на сколько это возможно.
Имея в виду важность этого вопроса, рассмотрим после довательно причины и приблизительные величины тех потерь, которые приходится испытывать пару при его работе:
Потеря в паропроводе Впускаемый в цилиндр паровоза пар, как нам уже известно, теряет часть своей энергии еще при движении по регуляторной трубе, на пути от головки регулятора до золотника. Эта потеря происходит, вследствие трения пара о стенки паропровода, от мятия его при проходе через узкие отверстия регуляторной головки и вследствие некоторого расширения при входе в регуляторную трубу. Вследствие всех этих причин, пар теряет от 10 до 15% своей энергии, и потому давление в золотниковой коробке на такую же величину бывает меньше давления в котле. Потери весо вого количества пара здесь не происходит, но теряется энергия пара.
Потеря от мятия пара. Когда далее пар устремляется и< золотниковой коробки внутрь цилиндра, то в начале откры тия окна золотником или при слишком малых отсечках про исходит „.иятие пара* при проходе через узкие отверстия окоп и он теряет еще часть своей энер! ии. В этом отнопк нии слишком малые отсечки пара (меньше 0.25) являются крайне невыгодными, так как при слишком малом открытии окна мятие пара становится слишком значителып im, давл< ние пара при впуске понижается и в то же время в период
< катим пара давление получается слишком большим. Происходящая при этом потеря энергии пара бывает гем больше, чем меньше степень отсечки пара или, как говорят, потеря пара, вследствие мятия его обратно пропорциональна величине отсечки.
Сказанное можно усмотреть, например, из черт. 155, на котором нанесены совместно четыре диаграммы, снятые с товарного паровоза при скорости его движения около 32 килом, и отсечках 0,1, 0,25, 0,4 и 0,7. Соответствующие потери работы пара в цилиндре при этом определились следующими величинами: при отсечке 0,1 теряется до 41,3% той работы, которую может совершить впущенный в цилиндр пар, при отсечке 0,25—теряется до 34,4%, при отсечке 0,4—до 26,5% и при отсечке 0,7—ДО 21,9°/о. U пашам \ на napoeo.ni.r. рчбоша-нчнн.г цаеышгипы и парам. нпльловашьел отсечками меньше in- r.ieixe/n. и, « случае нх.нсхы, лучше уменьшишь щв.ичте пара 4ри впуске. прикрывая несколько ре/улмтор. и старишься иольао-чашьея большими отсечками
Потеря от утечки пара. Большое количество пара теряется в паровой машине паровоза также вследствие утечки, т.-е. пропуска пара золотниками, поршнями и их сальниками. Произведенными опытами *) было установлено, что на паровозах нормального типа (сер. О) потеря пара, вследствие прописка его указанными частями паровоза, достигает весьма значительной величины, именно от 8 до 25"/о всего доставляемого котлом пара, из которых от 5 до 15% теряется через золотник и от 3 до 1О°/о через поршни. При этом, как вы-ыснено при опытах, указанная потеря значительно уменьшается с возрастанием скорости движения паровоза и гораздо меньше зависит от величины отсечки и степени открытия регулятора.
Потеря от конденсации пара Однако, наиболее важной в интересной потерей энергии пара является потеря от кон-Ьенсации пара.
hon leueaintu пара, т. е. стремление насыщенно! о пара об-[р.нцаться в воду при малейшем его охлаждении, является, । сожалению, неустранимым свойством насыщенного пара. Конденсация пара начинается еще при входе в регуляторную грубу, происходит и в регуляторной трубе и в золотниковом ящике, усиливается в период впуска пара в цилиндр и продолжается во время расширения пара.
Конденсация пара в паропроводных трубах находится в 1ВИСИМОСТИ от длины и расположения этих труб и степени io изоляции от охлаждения наружным воздухом.
Исли грубы не длинны, проведены большей своей частью в koi ле и передней топке паровоза, и если при этом части
•) < м. Ломоносов. Опыты 408 г- на Екат. ж. д.. стр. 1-15.
паропроводных труб, выходящие наружу, а также и самые золотниковые коробки хорошо изолированы, то конденсация будет незначительна. Наоборот, при длинных паропроводных трубах, иногда идущих снаружи котла и дымовой коробки, конденсация будет больше.
Начальная конденсация. Каждое паровпускное окно цилиндра попеременно служит го для впуска свежего пара, то для выпуска отработанного пара. Поэтому, концы парового цилиндра вместе с крышками, поршнем и поверхностью каналов паровпускных окоп, то нагреваются до температуры впускаемого свежего пара, то охлаждаются до значительно низшей температуры отработанного пара.
Поэтому, в период впуска пара в цилиндр, когда свежий пар из золотниковой коробки приходит в соприкосновение со стенками цилиндра и поршнем, только что охлажденными во время предшествующего периода выпуска, в местах соприкосновения пара со стенками цилиндра происходит так называемая „начальная или внешняя конденсации пари", которая продолжается до тех пор, пока стенки цилиндра не нагреются до температуры впускаемого пара.
При начальной конденсации обращается в воду весьма значительная часть впущенного в цилиндр пара.
При этом многочисленными исследованиями доказано, что конденсация происходит тем сильнее, чем бопьшая разница между температурами пара и охлаждающей его среды, и что она усиливается пропорционально квадрату разности этих температур, т. е. если разница между температурами входящего свежего пара и пара отработанного увеличивается в 2 раза, то конденсация увеличится не в 2, а в 2.\2=4раза если разница температур увеличится в 3 раза, то конденса ция увеличится в 3x3=9 раз и т. д. Поэтому, когда строи тели паровозов начали прибегать к повышению давления пара в когле, с целью увеличить мощность паровозов, то вместе с давлением повышалась и температура свежего пара, влияние начальной конденсации стало делаться все более и более заметным и чувствительным и заставило прибегнуть к целому ряду мер борьбы с конденсацией, о которых речь будет впереди.
Внутренняя конденсация. В период расширения пара в цилиндре, когда его давление и температура постепенно по нижаются, происходит так называемая „внушренннн конденса иия пара", которая происходит во всей массе расширяющегося пара и которая названа так в отличие от начальной кондеи сации, происходящей только в местах соприкосновения пара со стенками цилиндра. Таким образом, внутренняя кон ц п сация происходит не огохлаждения пара стенками цилиндра, а является результатом потери энергии пара при выпоим нии им его работы. При расширении пара частички вон
образуются во всей его массе в виде тумана и осаждаются на стенках цилиндра в виде воды. В конце расширения, । огда температура пара делается ниже температуры стенок цилиндра, часть конденсационной воды, соприкасаясь с более горячими стенками, вновь начинает испаряться, вследствие чего давление в цилиндре даже несколько повышается. Это пиление отражается и на индикаторных диаграммах в виде некоторого поднятия давления в конце кривой расширения пара и появления на этой кривой небольшой горбинки. (( м. точку' ж на черт. 143).
С наступлением периода выпуска, когда давление пара иыстро понижается, происходит очень сильное испарение конденсационной воды. Вследствие быстрого испарения кон-(енсациоиной воды, то окно цилиндра, через которое пар выходит из цилиндра, и прилегающая к нему часть ци-ншдра значительно охлаждаются, отдавая свою теплоту конденсационной воде, уходящей из цилиндра в виде сырого пара.
Величина потери пара от конденсации обыкновенно ко-•к блстся в пределах от 7 до 25” u от всего количества пара, поступающего в цилиндр, но иногда поднимается и до 60 и ыже более °" от этого количества пара.
Очень важно еще заметить, что величина конденсации пара не остается постоянной при различных условиях рабо-11.1, но в значительной степени изменяется с изменением >тнх условий; так, величина конденсации зависит от степени отсечки пара. Конденсация бывает больше при слишком манд х и слишком больших отсечках и становится наименьшей при средних отсечках. Об'ясняется это тем, чго с уменьшением отсечки в цилиндрах паровозов значительно возрастает сжатие пара. При увеличении же сжатия увеличивается и внутренняя конденсация. При больших отсечках увеличива-I гея, наоборот, начальная конденсация, вследствие увеличения площади стенок, с которыми приходится соприкасаться • вежему пару.
Точно также величина конденсации зависит и от скоро-tin движения паровоза, именно: она уменьшается с увеличением скорости. Это происходит оттого, что при больших »коростях число движений поршня в цилиндре увеличивайся. чго влечет за собой сокращение промежутка времени, во время которого стенки цилиндра охлаждаются или I’Hoin. нагреваются и не успевают сильно остынуть.
Паивыгоднейшая скорость и отсечка. Таким образом, мы пилим, чго как общий расход пара на 1 лошадиную силу, гак и расход пара, вследствие утечки и конденсации, не остаются одинаковыми, а изменяются, главным образом, с изменением степени отсечки и скорости движения паровоза.
и для каждого типа паровоза существует всегда га наивыгоднейшая отсечка и та наивыгоднейшая скорость, при которых расход пара на 1 лошадиную силу будет наименьшим. Как выяснено опытами, такой наивыгодпеишей отсечкой, например, для паровозов типа 0- 4—0 сер. О является отсечка около 0,45, а для паровозов сер. Щ типа 1 4—0, отсечка равная 0,35—0.40. Этой наивыгоднейшей отсечки и следует держаться во время езды при обыкновенных условиях, регулируя ход паровоза большим или меньшим открытием регулятора. Если требуется увеличить силу паровоза, то сначала надо увеличивать открытие регулятора до степени возможной без значительного бросания воды и лишь затем спускать рычаг на больший зуб. Напротив, если от паровоза требуется меньшая сила тяги, го следует, подтягивая рычаг ближе к центру, в то же время несколько прикрывать и регулятор
Что касается наивыгодпеишей скорости, то для указанных типов паровозов 0—4—0 и 1—4—0, такой скоростью по опытам оказывается скорость, равная 16—21 километрам в час. Однако, эго вовсе не значит, что эту скорость надо стараться держать при всех условиях пути, т. е. как на ровном пути, так и на под'еме. Наоборот, при езде на под'ем в общем оказывается выгоднее держать меньшую скорость и затрачивая несколько большее количество пара на 1 лошадиную силу, в конце концов затрачивать меньшее количество работы и топлива, вывозя поезда большого состава.
ГЛАВА XII.
Диаграммы Цейнера и Мюллера*).
Для лучшего представления и удержания в памяти зависимости между отдельными элементами парораспределения и для более ясного представления об условиях работы золотника ознакомимся далее в кратких чертах с диаграммами Цейнера и Мюллера, которые уясняют эту завися мость более наглядным образом
Мы знаем, что во время хода партия вперед и назад, в цилиндре происходят следующие периоды работы паравпуск, расширение, выпуск и сжатие. Мы знаем также, что бла! одаря насадке эксцентрика под углом опережения, впусь пара в цилиндр начинается уже в то время, когда поршень не дошел еще до своего крайнего положения и чго, благо
) Эта глава предназначается для лиц, уже основательно ус поивших идею парораспределения пара простым золотником с одним эксцентриком." iHiHi. несколько полнее и нагляднее излагает сведения, данные н глава« \ и XI- Если для малоподготовленного читателя глава XII окажется мало 11О111ГГНОИ, го можно пспосрсдсгнспне, после I ыны XI. персЛгн к гл.пи; XIII
даря этому, происходит, так называемый, предварительный впуск пара, а также что, благодаря тому-же углу опережения, окно для выпуска пара открывается раньше и предварительный выпуск пара начинается раньше, чем поршень дойдет до конца своего хода. Каждому из положений поршня соответствует вполне определенное положение кривошипа и если из точки О (черт 156), как из центра, мы опишем
Черт. 158.
окружность радиусом 0.1, представляющим в известном масштабе радиус кривошипа, то положения 0 1 и 0 1 будут представлять собой мертвые положения кривошипа. В момент начала впуска в заднюю часть цилиндра кривошип немного не дойдет до своей задней мертвой точки и расположится, например, в положении 01. В момент конца впуска и начала расширения он займет какое-либо положение ОН. В момент начала выпуска кривошип немного не дойдет до своего переднего мертвого положения О h и займет, например, положение 0111, а в момент конца выпуска и начала сжатия он займет, например, положение ОН'.
Путь кривошипа от I до // будет соответствовать периоду впуска пара, путь от // до III периоду расширения, путь от III до /Г-—периоду выпуска и от Н’ до I периоду сжатия
Возьмем теперь такую-же окружность радиуса 0 1, равного радиусу кривошипа (черт. 157) и проведем линию BBi, которзя-бы составляла с вертикальной линией />/>’i, угол /»0/»*, равный углу опережения—6. Затем начертим две окружности 01 и о/,. диаметры которых были бы равны эксцен
триситету эксцентрика (в каком-нибудь произвольно взятом масштабе). Эти окружности начертим так, чтобы центры их находились на линии Hlfi, а самые окружности проходили-бы через центр О. Масштабы радиуса кривошипа и эксцентриситета эксцентрика можно брать неодинаковые и для ясности чертежа обыкновенно масштаб эксцентриков берется
Черт. 157.
большим. Проведем теперь из центра О две окружности, одну окружность .ин радиусом, равным наружной перекры ше золотника (перекрыше впуска), а другую окружность рт — радиусом, равным внутренней перекрыше золотник.i / (перекрыше выпуска).
Полученный таким образом чертеж представляет собой диаграмму Цейнера.
Мы знаем, что при движении кривошипа по окружноеш I/,'h/и по направлению стрелки поршень передвигается oi задней крышки к передней и затем возвращается обратно
2нь
Мы знаем также, что золотник в это время также движется, сначала вперед и открывает заднее окно для впуска пара, после этого золотник движется назад, до своего среднего положения, закрывая окно, а затем движется от среднего положения назад, открывая заднее окно для выпуска пара и снова возвращается обратно.
Все эти движения поршня и золотника и можно усмотреть из диаграммы Цейнера.
Верхняя часть диаграммы относится к ходу поршня от задней крышки к передней, а нижняя часть к обратному коду поршня, при чем ид каждою положения кривошипа iua-ipa.MMOii определяете* и соошветсшвунниее перемещение золотника от ею ере \нею положения.
Именно: это перемещение золотника определяется длиной того отрезка (хорды), который заключается между двумя точками пересечения окружности ДО или Д} О с направлением кривошипа*)
Так, при положении кривошипа 01 его направление пересекает круг диаметра ОД по хорде Ом. равной наружной перекрыше. Значит, при положении кривошипа 01 золотник будет сдвинут вперед на величину наружной пере-крыши и, значит, в следующий момент начнется впуск пара.
При мертвом положении кривошипа О.1 его направление пересекает окружность ОД по хорде Ол, равной Ок кл-, значит золотник и в это время будет сдвинут вперед па величину ()к-\-кл. где Ок = наружной перекрыше. Но при мертвом положении кривошипа золотник бывает сдвинут от своего среднего положения на величину наружной перекрыши-|-линейное опережение. Значит, величина кл и представляет собой величи ну линейного опережения (конечно, все в том же масштабе, который взят для величины эксцентриситета ОД).
При положении кривошипа ОН— золотник будет сдвинут из своего среднего положения вперед на величину ОД. которая по построению чертежа взята равной полной длине эксцентриситета эксцентрика. Так как золотник бывает сдвинут на величину равную длине эксцентриситета при своем крайнем положении, то значит величина ОД представляет собой наибольший сдвиг золотника вперед от его среднего положения, а величина ? I представляет собой наибольшее открытие окна золотником. Это ясно и видно из чертежа, гак как, пройдя положение ОН. направление кривошипа будет пересекать окружность ОД, уже по хордам меньшим, чем диаметр и, следовательно, перемещение золотника от среднего его положения станет уменьшаться, т. е. золотник начнет двигаться обратно к своему среднему положению.
При положении кривошипа в ОН сдвиг з потника от < редиего положения уменьшится настолько, что он будет
) Точки / и /, пенсе обозначены на черт 158.
равен только величине 'М, равной наружной перекрытие. Значит, в этот момент впуск пара прекратится, т. е. произойдет отсечка и да тыне начнется расширение пара.
Таким образом, хорды" окружности 01 представляют собой величины передвижения золотника вперед от его среднего положения и назад до того же положения.
Хорды нижней окружности (1Д\ соответствуют ходу золотника от среднего его положения назад к задней части цилиндра и затем обратно до среднего положения.
При положении кривошипа в (НН его направление не рссекаег окружность ОЬ по хорде Пет равной внутренней перекрыше, и значит в этот момент золотник будет сдвинул назад на величину внутренней перекрыши и в следующий момент начнется выпуск пара.
При переднем мертвом положении кривошипа Oh зо лотник будет сдвинут назад па величину внутреней перекрыши-}- величина линейного предварения выпуска.
При положении кривошипа O/Ji золотник будет нахо диться в крайнем заднем положении, будучи сдвину! наза на величину (fl и заднее окно будет полностью открыт тля выпуска пара.
При дальнейшем вращении кривошипа, он будет пере секать окружность 01\ по хортам меньшим диаметра (Ц> Это значит, что золотник начнет двигаться обратно вперет. к своему среднему положению.
Наконец, при положении кривошипа ОП\ золотник, двигаясь к средине своего хода, будет .ходиться от своей» среднего положения на расстоянии, равном внутренней пере крыше, т. е. в этот момент должно произойти прекращенш выпуска пара и начнется сжатие его.
Для передне!! стороны цилиндра круг и.1\ будет слу жить для определения перемещения золотника от его сред него положения назад и обратно для его среднего положе ния при движении поршня от передней крыши к задней, а круг ОТ будет служить для определения перемещения зо потника вперед и обратно при обратном движении поршня. Величины внутренней и наружной перекрыт нанесены для этого случая на чертеже 157 пунктиром.
Если мы пренебрежем неправильностями парораспрсделе ния, происходящими от наклона шатуна, то, пользуясь дна граммов Цейнера и проектируя положение кривошипа на линию /Г, мы можем построить теоретическую или ин пика торную диаграмму, в которой моменты парораспределения будут соответствовать диаграмме Цейн ра.
В построенной таким образом индикаторной диаграмм! линия АП будет линия впуска свежего пара, точка Н буде! соответствовать моменту отсечки, линия II III соответстно
вать периоду расширения, линия Ш 1( периоду предварения выпуска, линия /1, П — периоду выпуска пара, /I -I—периоду сжатия и линия /I—периоду предварения впуска.
Пользуясь диаграммой Цейнера, можно легко выяснить и влияние на парораспределение различных элементов парораспределительного механизма.
Влияние величины наружной перекрыши. Действительно. возьмем диаграмму Цейнера (черт. 158), в которой величина наружной перекрыши (впуска) равна и посмотрим,
Черт. I5S.
что будет происходить с парораспределением, если мы будем увеличивать или уменьшать наружную перекрышу, оставив тот же эксцентриситет эксцентрика, т. е. величину О/.
Пусть наружная перекрыта равна не О/, а будет больше, именно (н1; в этом случае впуск пара в цилиндр начнется при положении кривошипа не 01, а при положении его Of1, проходящем через точку пересечения окружности 0:1 и окружности, описанной радиусом Otv т. е. впуск пара произойдет позже. Окончание же впуска пара произойдет нс при положении кривошипа ОН, а при положении его ОН'. Это шачит, что при увеличении величины наружной перекрыши, при одном и том же эксцентриситете, впуск пара оканчивается раньше и, значит, раньше начинается расширение.
Обратно, если сделаем наружную перекрышу меньше, именно равной Ог, то впуск пара начнется раньше, именно при положении кривошипа 01 , и кончится позже при положении кривошипа Off., и, значит, позже начнется расширение пара.
hh'ihioi
Влияние внутренней перекрыши. Если мы увеличим величину внутренней нерекрыши и—Он и сделаем ее равной бчерт. 158), то это тотчас же отразится на моментах начала выпуска и сжатия В самом деле, при наружной пере-крыше, равной О//, начало выпуска происходило при положении кривошипа (fill, проходящем через точку т пересечения окружности Oh и окружности, описанной радиусом, равным величине внутренней перекрыши Он. Если же величину внутренней перекрыши мы увеличим до От, то начало выпуска произойдет позже, именно при положении кривошипа ОНк, проходящего через точку пересечения окружности 0 1 с окружностью, описанной радиусом, равным величине новой увеличенной внутренней перекрыши Оцх.
Окончание же выпуска пара и начало сжатия при увеличении внутренней перекрыши произойдет не при положении кривошипа ОП\ а при положении его т. е. рань ше. Сжатие начнется раньше, т. е. когда под поршнем еще находится значительное количество пара и, значит, этот пар сожмется до большего давления, т. е. сжатие будет больше.
Наоборот, при уменьшении наружной перекрыши дс величины Оц2 начало выпуска пара наступит раньше, именно при положении кривошипа ОШ.> и, значит, раньше кончится расширение. Конец выпуска и начало сжатия произойдет, наоборот, позже, именно при положении кривоши па ОН\.
Если сжатие начинается позже, то к моменту его нача ла пара под поршнем останется меньше, значит, и сжатш будет меньше.
Особенно важно влияние внутренней перекрыши на пс риод сжатия, т. к. при слишком большом сжатии, давлени сжимаемого пара может значительно превысить давление свежего пара и в конце обратного хода поршня получится слишком большое тормозящее усилие и увеличится отрица тельная работа. Поэтому, для уменьшения сжатия и прихо дится уменьшать величину внутренней перекрыши и подби рать ее величину таким образом, чтобы сжатие не npesi шало желаемой величины.
Так как, однако, внутренняя перекрыта влияет и на не личину периода расширения II—III, который, как видно и диаграммы, с уменшением внутренней перекрыши уменьши ется, то уменьшать слишком сильно внутреннюю перекрыпн также невыгодно, и это делается только на быстрохо, ных паровозах, работающих с малыми отсечками пар: т. е. у которых период расширения и без того значителен, и у которых, кроме того, увеличение открытия паровыпуи ного окна оказывается выгодным в смысле уменьшения дав ления пара в период выпуска.
В таких паровозах, во избежание оольшого сжатия и большого давления в период выпуска, иногда внутренние перекрыши делаются даже отрицательными.
По диаграмме Цейнера также легко проследить и влияние илменения величины лкстииприситета. Возьмем диаграмму Цейнера (черт. 159) и посмотрим, что произойдет с парораспределением, если мы увеличим или уменьшим величину эксцентриситета, т.-е. величину диаметра окружностей ОД, оставив прежние величины наружной и внутренней перекрыши Из чертежа 159 можно видеть, что при увеличении
эксцентриситета эксцентрика, т.-е. при замене величины эксцентриситета ОД другой большей, именно ОД1 впуск пара начнется раньше, именно при положении кривошипа Of2 и кончится позже (О1Ц), отчего уменьшится период расширения. Выпуск пара (01начнется раньше, что также уменьшит период расширения. Окончание выпуска пара, наоборот, произойдет позже (О/Т,) и позже начнется сжатие.
Таким образом, с увеличением величины эксцентриситета эксцентрика продолжительность периодов впуска и выпуска увеличивается, а продолжительность периодов расширения и сжатия уменьшается.
По диаграмме можно проследить, что при уменьшении эксцентриситета эксцентрика до ОД2, наоборот уменьшаются периоды впуска и выпуска и увеличиваются периоды расширения и сжатия.
Из диаграммы видно также, что величина открытия окна уве вшивается с увеличением длины эксцентриситета и уменьшается с его уменьшением.
Влияние угла опережения. Предположим далее (черт НЮ), что, нс меняя остальных элементов парораспределения, мы изменяем только угол опережения, и вместо угла б возьмем другой меныиий угол опережения 6Г В этом случае вся диаграмма Цейнера несколько повернется вправо, как указано пунктиром, при чем продолжительность каждого из периодов парораспределения останется без изменения, но все они будут начинаться позже. Вследствие этого предварения впуска и
выпуска наступят позже и уменьшатся линейные опережения впуска (ат1 вместо кл) и выпуска (*/>/*' вместо </»я).
При увеличении угла опережения получится обратней явление.
Ди/ирам.ча Мю.игрн строится следующим образом: пред положим, что мы строим диаграмму для задней стороны ци линдра. Из центра О описываем окружность радиусом, рав пым длине эксцентриситета эксцентрика в известном масшта бе (черт. 161) и предполагаем, что э га же окружность будеп представлять собой также и путь, описанный центром кри вошипа (в другом, конечно, масштабе). Пусть I и будут крайние (мертвые) положения эксцентриситета, а мерт вые положения кривошипа будут соответственно О\ и 0 1,, при чем О 1 составляет с вертикальной линией угол one режения. Проведем затем линии I—II, 1Г—III и /«
параллельно линии так, чтобы расстояние от линии/»7> до линии /—II было равно т—наружной перекрыше, расе гоя ние от линии /—II до линии IIH было равно ширине окна о
расстояние между линиями БВ^ и /Г—///, равное i, было бы внутренней перекрыше, а расстояние от /J—III до П\ было равно также ширине окпа=а. Тогда положение кривошипа OI будет соответствовать началу впуска, положение ОН— концу впуска и началу расширения, положение OIII—концу расширения и началу выпуска, а положение ОП*—концу вы пуска и началу сжатия.
Перемещение золотника вперед или назад определится для иаж’юго положения кривошипа длиной перпендикуляра,
опущенного из точки, соответствующей концу кривошипа на линию />/>, и, например, для какого-либо положения кривошипа о 10 оно будет равно 10яс. Часть линии (ож в пределах заштрихованной площади, именно (0з будет представ лить собой величину открытия окна для впуска пара. При положении кривошипа О Ц золотник будет перемещен от своего среднего положения назад на величину Л/-, а окно бу-ц*т открыто для выпуска пара на величину 1./= 1,к—к.г
Для того, чтобы построить диаграмму Мюллера для передней C i ороны цилиндра, надо линии I—II и В В проводить слева or ББ}, а линии IV-III и ГГ1—справа от нее.
Пользуясь диаграммой Мюллера можно так же, как и на ди.прамме Цейнера проследить влияние изменения всех элементов парораспределения на периоды работы пара и вы-ве< ги те же заключения.
Если повернуть диаграмму Мюллера таким образом, что-< ы линия хода поршня I Ц расположилась горизонтально и
сравнить ее с диаграммой I (ейнера, то легко увидеть, что расположение кривошипов при различных периодах работы пара будет совершенно одинаково.
Из рассмотрения влияния всех элементов парораспределительного механизма на работу пара в цилиндре можно сделать заключение, что, если мы имеем на паровозе золотник определенных и неизмененных размеров с определенными внутренней и внешней перекрышей и если эксцентрик насажен на ось, под определенным и неизменным углом опережения, то единственным средством регулировать работу паровоза остается возможность произвольно уменьшать или увеличивать величины эксцентриситета эксцентрика или, что то же самое, уменьшать или увеличивать ход золотника.
Такая возможность и достигается устройством на паровозах кулиссных механизмов. В этих механизмах от перевода кулиссного камня по кулиссе, при каждом положении камня, получается как бы новый эксцентрик, дающий соответствующее перемещение золотнику.
I
ГЛАВА XIII.
Кулиссные механизмы.
До сих пор мы говорили относительно такой паровой машины, у которой имеется лишь один эксцентрик и кото рая все время движется только в одном направлении. Но в виду условий службы паровозов их машины должны быть устроены таким образом, чтобы движение их по желанию машиниста могло совершаться как в одну, так и в другую сторону, и паровоз мог бы двигаться как передним, так и задним ходом.
Возможность заставить паровоз работать по желании передним или задним ходом достигается тем, что на оси па ровоза насаживают не один эксцентрик, а два, из которых один служит для переднего хода, а другой для заднего.
Соединяя по своему желанию золотник с тем или др,\ гим эксцентриком, машинист может давать паровозу перед ний или задний ход.
Эксцентрик заднего хода насаживается на оси подобно эксцентрику переднего хода, т. е. так, чтобы его эксцентри ситет по направлению вращения оси опережал кривошип на тупой угол, равный углу опережения4-90". Таким обра зом расположение эксцентриситета эксцентрика заднего х< да должно быть обратно эксцентрику переднего хода, т. г. должно быть таково, как указано на чертеже 162, где о I— кривошип, ОН эксцентрик переднего хода и о В эксцентрик заднего хода, угол HiOH— угол опережения экешнгрцкл
Черг IG9.
переднего хода и угол ЦзОВ—угол опережения эксцентрика заднего хода.
Для того, чтобы удобнее было производить соединение золотника, то с эксцентриком переднего, то с эксцентриком заднего хода—на паровозах устраиваются особые механизмы, называемые „кулиссшлми механизмами* ИЛИ просто „кулиссами*.
Простейший кулиссный механизм (черт. 163) состоит из эксцентриков переднего и заднего хода ОБ и ОБ, соединенных при помощи эксцентриковых пни. Б Г и ВД с „ку лиевой* ГД, представляющей собою железный брусок с продольным прорезом внутри его, в котором может передвигаться .тесный кипень*. Кулиссный камень при ПОМОЩИ „золотниковой шати HJ соединен с што
ком золотника Поднимая или опуская или самую ку-лиссу или кулиссный камень так, чтобы он располагался либо в одном конце кулиссы Г, либо в другом конце ее—J можно заставить кулиссный камень работать либо ог эксцентрика переднего хода, либо от эксцентрика заднего хода.
“Г
Черт. Н>3.
Но, кроме возможности изменять направление движения паровоза, устройство кулиссы щеш еще другое весьма важное преимущество, именно—дает возможность изменять по желанию и величину раооты машины в соответствии с потребностью, । с. в соответствии с составом поезда, профилем пути,
ПОГОДОЙ И Проч. Дл ИТОГО, ЧТ00Ы получить отмашины большую или меныпую работу, надо пускать в цилиндр или большее или меньшее количество свежего пара, т. е. изменяли степень отсечки пара и работать с меныпим или большим расширением. Но, чтобы заставить машину работать с большим расширением, нужно как либо ускорить момент прекращения впуска пара в цилиндр или, как говорят, уско рить момент отсечки. Ускорение момента отсечки пара, как мы видели, достигается устройством наружной перекрыши. Но, кроме устройства перекрыши, ускорить отсечку пара можно и уменьшением хода золотника: действительно, если ход золотника был, например, равен 180 мм. и при этом окна открывались для впуска на 30 мм. каждое,то, если мы умень 'шим ход золотника до 140 мм., т.-е. всего на 40 мм., или по 20 мм. на каждую сторону его хода от центра, то каждое окно будет открываться уже не на 30 мм., а только на 10 мм., и золотник, открыв окно на 10 мм., не пойдет дале<-вперед, а пойдет назад и потому скорее закроет окно для впуска пара.
Черт 161.
Такое произвольное сокращение или увеличение хода золотника достигается тем, что эксцентрик соединяют с юло) ником не только при посредстве концов кулиссы, но и при
помощи промежуточных точек ее. В самом деле, предположим, что эксцентриситет соединен со штоком золотника не прямой золотниковой тягой, как мы предполагали до сих пор, а ломаной золотниковой тягой I» ГИЛ (черт. 164). Так как при положении, указанном на чертеже, эксцентриситет находится в своей передней мертвой точке, то золотник должен находиться в своем крайнем переднем положении. 11о, если часть ГЛ ломаной золотниковой тяги ЛГКД мы заменим подвижной кулиссой и опустим эту кулиссу вниз, то конец эксцентриковой тяги Г опишет окружность из центра /> радиусом В Г и точка Г перейдет в положение J\, передвинув и точку h в точку /Г,. От такого перемещения точки Я юлотник л также передвинется дальше вперед на величину н.
Таким образом, при одном и том же положении кривошипа и эксцентрика с помощью кулиссы можно заставить '•олотник удаляться от своего среднего положения либо меньше, либо больше. Если золотник будет уходить дольше от своего среднего положения, то он будет больше открывать паровпускное окно и, следовательно, будет позже его закрывать, от этого впуск пара в цилиндр будет продолжаться дальше и расширение пара будет меньше. Наоборот, если «плотник будет уходить от своего среднего положения на меньшую величину, то он и вернется обратно в свое среднее положение раньше и, следовательно, раньше произойдет и отсечка, а вследствие этого получится большее расширение пара.
Таким образом, соединяя один конец кулиссы с эксцен-1риком переднего хода, а другой—с эксцентриком заднего хода и опуская или поднимая кулиссу так, чтобы ее камень располагался в конце кулиссы, соединенном с тем или другим эксцентриком, мы можем по желанию заставить рабо тать машину от эксцентрика переднего, либо от эксцентрика «аднего хода. Передвигая же камень от конца кулиссы к ее середине, мы достигаем уменьшения хода золотника и получаем меньшее наполнение цилиндра паром, т. е. уменьшаем отсечку и увеличиваем степень расширения. Иначе говоря, перемещая камень кулиссы от ее конца к ее центру, мы как !<ы и пением величину »Kcueniiipucuineina 'лкснеширика, именно как оы уменьшаем ею.
Вообще, каждое положение кулиссного механизма можно «вменить простым механизмом с одним определенным эксцен-гриком, заменяющим или результирующим работу обоих жецентриков и кулиссы и дающим то же перемещение золотнику. При этом, для каждого из положений камня в ку-1иссе размер эксцентриситета, результирующего эксцентрика, будет различный и, таким образом, переводом камня в купите, мы как бы производим замену одного эксцентрика ipyi им.
Регулирование степени отсечки и расширения пара производится машинистом при помощи помещенного в будке машиниста переводною винта, от перевода которого в ту или другую сторону поднимается или опускается кулисса или ее камень. Близ переводного винта укрепляется указательная рейка или планка с делениями, которая показывает—какому
положению винта соответствует какая отсечка пара,и машинист, руководствуясь показаниями этой рейки из будки паровоза, регулирует работу паровоза, сообразуясь с профилем пути и тяжестью состава его поезда.
На указанных основаниях и устроены так называемые Эксцентриковые кулиссние ме.гаии.1мы“ Стефенсона, Аллана и Гука.
Все эти кулисеы состоят из железного или стального закаленного бруска, один конец которого соединяется при помощи эксцентриковой тяги с одним эксцентриком, а другой с другим. Посредине тела кулиссы устраивается прорез, по КОТОРОМУ МОЖеТ СКОЛЬЗИТЬ ВВерх И ВНИЗ ку 1НССНЫН камень. соединенный золотниковой тягой с золотником.
По способу соединения с эксцентриковыми тягами различают кулиссы „с открыты ми штамп" и кулиссы „с перекрещенными тягами11. Если при заднем мертвом положении кри
вошипа эксцентрик переднего хода соединен с верхним кон
цом кулиссы, а эксцентрик заднего хода с нижним концом ее, то тяги будут открытые (черт. 165 г Если же при заднем мертвом положении кри вошипа эксцентрик переднего хода соединен с нижним концом кулиссы, а эксцентрик заднего хода с верхним концом кули сы, то тяги будут пер< крещенные (черт. 166).
Для получения перед него хода, кулиссус откры тыми тягами приходите!
опускать вниз, а кулиссу с перекрещенными тягами—подни мать вверх. Для заднего же хода приходится поступать на оборот.
Кулиссы подвешиваются к раме паровоза на особых подвесках и при работе паровоза совершают довольно слож ное движение, качаясь взад и вперед на своей подвеске и в то же время отклоняя свои концы под влиянием действия
на них эксцентриковых тяг.
Указанные три эксцентриковых кулиссных механизма Стефенсона, Гука и Аллана различаются между собой, глав
ным образом, лишь формой своих кулисе и способом их под-, вешивания к раме паровоза. Для того, чтобы выяснить особенности каждого из этих механизмов, рассмотрим их несколько подробнее.
Кулисса Стефенсона. Тело кулиссы Стефенсона имеет не прямое, а криволинейное очертание, при чем ось кулиссы, т. е. кривая линия, проходящая через средину ее прореза и через центр ее кулиссного камня представляет собой часть окружности, описанной радиусом, равным длине эксцентриковой 1яги. Кулисса Стефенсона обращена своею выпуклою стороной
к цилиндру паровоза и вогнутой стороной к оси ведущего колеса, на котором насажены эксцентрики. В кулиссном механизме Стефенсона при переводе рычага, с целью изменения отсечки пара, опускается или поднимается только кулисса, камень-же остается на одной и той же высоте и вместе с золотниковым стержнем может передвигаться только по направлению оси золотникового стержня. Перемещение кулиссы совершается следующим образом (черт 167). Кулисса подвешивается при помощи подвески 1/г к плечу ЛИ рычага Л Ь7>’, укрепленного на переводном валу 1>, а концы кулиссы .и и л соединяются с эксцентриками переднего и заднего хода. При поворачивании переднего вала В, при помощи рычага ВИА, соединенно! о с тягой, идущей к переводному винту в будке машиниста, конец этого рычага Л поднимается или опускается и, вместе с ним, при помощи подвески Ап, поднимается или опускается и самая кулисса .и//. Подвеска U обыкновенно соединяется либо с нижним концом кулиссы, либо с ее < (-родиной.
• На чертеже 167 показано такое расположение ылиииы. когда кривошип находится в .адней мертвой точке,а кулисса в своем среднем положении. При таком положении машины, как мы знаем, золотник должен открывать заднее окно на величину линейного опережения.
Если, не трогая паровоза с места, мы переведем переводный винт в крайнее переднее воложение, то кулисса опустится вниз в положение .hi hi, показанное пунктиром, при чем кулиса потянет за собой и кулиссный камень к, который передвинется в положение /и, т. е. переместится ближе к оси паровоза. Но, так как кулиссный камень связан золотниковой тягой с золотником, то вместе с камнем передвинется назад и золотник, и открытие заднего паровпускного оышт уменьшится, т. е. уменьшится величина линейного оп» реже ния впуска. Таг.им образом, при кх шссе Сшефешона с нрплгьти тя/ачи при инхеканин кулиссы, "/ -е. при рабопн е ьол'лиим наполнением и меньшим pat тирен,/с.и, линейное опережение onyt ка ‘ иень/иаешея.
ТОЧНО также и вообще при нхлиеси С/nt фе пеона (tn различных ст пеней расширении пара линейное онере шение бу tent различ ное. В кулиссах с прямыми тягами при уменьшении степени расширения пара (камень ближе к концу кулиссы)-—onept жение впуска уменьшается, а при увеличении степени рас ширения (камень ближе к центр}' кулиссы)—опережени впуска увеличивается При перскоестных тягах—получается обратное явление
Работа кулиссы, а следовательно, и работа золотник зависят в значительной степени от конструкции и размеров частей кулиссного механизма, именно:
Jf) ит длины кх лиссы и ее кривизны, 2) от способа подвешивания и 1) от пипы эксцентриковых шя/
4vM короче кулисса, тем более она наклоняется при своей работе и тем большее получается скольжение камня в кулиссе, влекущее за собой разработку самой кулиссы С другой стороны, чем длинее кулисса, тем более получаете разница в величине опережения впуска при разных отсечках
Обыкновенно длина кулиссы делас гея равной от 5 до ( эксцентриситетов.
Кулисса Стефенсона, как сказано выше, подвешивается либо за средину, либо за нижний конец ее.
При подвешивании кулиссы за средину, средняя часы ее может двигаться только по окружности радиуса, равного длине подвески. При этом, средина кулиссы, подобно мая1 лику, качается взад и вперед и немного то поднимает» я вверх то опускается вниз, но так как камень кулиссы остается на одном уровне, то при работе н «яро воза все нр»
мя происходит небольшое перемещение кулиссы относительно камня Чем больше длина подвески, тем оолее плоской выходит кривая, по которой движется средняя часть кулис сы, и, следовательно, тем меньшее будет перемещение камня в кулиссе и тем меньше будет их разработка. Поэтому, под песку кулиссы и стараются вообще сделать возможно дли-нее, насколько это позволяет расположение частей паровоза. Оба конца кулиссы, при подвеске ее за средину, описывают одинаковые кривые в виде петель. На чертеже 168 арабскими
Черт. 1GN.
цифрами обозначены различные положения эксцентриситета in реднего хода и соответствующее им положение верхнего конца кулиссы (с открытыми тягами), а римскими цифрами обозначены положения эксцентриситета заднего хода и соответствующие им положения нижнего конца кулиссы. При подвешивании за средину—кулисса при переднем и заднем ходе работает одинаково.
Если же кулисса подвешена за нижний конец ее. то тог-дн нижний конец движется по дуге круга радиуса, равного длине подвески, а все вышележащие точки описывают кривые в виде петель. В этом случае обе половины кулиссы работают различно и в кулиссах с открытыми тягами наилучше! парораспределение получается для заднего хода паровоза
При кулиссах-же с перекрещивающимися тягами, когда с нижним концом кулиссы соединяется эксцентрик передне-||| хода, лучшее парораспределение получается для работы паровоза передним ходом.
Подвешивать кулиссы за верхний конец неудобно, так как в этом случае подвеска выходит слишком короткой, точка подвеса кулиссы описывает слишком крутые кривые и получается слишком большое скольжение камня.
Точку 1 укрепления конца подвески In выбирают таким образом, чтобы размахи кулиссы в одну и другую сторону из ее среднего положения были одинаковы (симметричны).
Что касается длины эксцентриковых тяг, то чем больше будет длина эксцентриковых тяг, по сравнению с эксцентри ситетом эксцентрика, тем равномернее получается движение золотника по обе стороны от его среднего положения. Поэтому длину эксцентриковых тяг делают по большей части равной от 17 до 25 эксцентриситетов, а иногда в существующих механизмах эта длина делается от 15 до 35 эксцентриситетов.
В американских паровозах сер. X завода Балдвина, снабженных кулиссой Стефенсона, части кулиссы имеют, например, следующие размеры: величина эксцентриситета=63,5 мм. угол опережения=23.5°, длина эксцентриковых тяг: переднего хода=1962, заднего хода 1967 мм. (т. е. приблизительно 31 эксцентриситету). Кулисса с открытыми тягами подвешен за средину. Длина подвески=489 мм. Длина кулиссы между точками присоединения эксцентриковых тяг=275 мм.
Черт. 1(>9.
Кулисса Аллана В кулиссном механизме Аллана тело кулиссы имеет прямолинейное очертание. Кулисса подвеши кается своей средней частью при помощи подвески II к рычагу АВВГ, укрепленному на переводном валу /> (чер 169). Конец В рычага АВВГ соединен тягой с переводным рычагом; кулисса-же подвешена к концу— Л рычага \ВГ1 Другой конец этого рычагг! Г, посредством подвески / I, соединен с золотниковой тягой При вращении переводною
винта перемещаются как кулисса, так и кулиссный камень, и, когда, например, под действием подвески ЛЕ—кулисса поднимается вверх, то в это время золотниковая тяга, а с нею и кулиссный камень, под влиянием подвески ГД, опускаются вниз.
В кулиссе Аллана так же, как и в кулиссе Стефенсона, при различных степенях расширения пара получаются различные предварения впуска. Однако, разница в величине предварения при разных отсечках в кулиссе Аллана меньше, чем в кулиссе Стефенсона, так как самая кулисса Аллана имеет меньшее перемещение вверх и вниз, чем кулисса Стефенсона.
Кулисса Гука. Тело кулиссы Гука (чертеж 170) также, как и кулиссы Стефенсона, имеет криволинейное очертание,
Черт. 170.
но кулисса Гука своей выпуклой стороной обращена в сторону ведущей оси, а вогнутой стороной к золотниковой коробке, т. е. обратно кулиссе Стефенсона. Кулисса Гука при помощи подвески ДЕ подвешивается своей серединой к неподвижной точке рамы Д и может лишь качаться на подвеске ДЕ, но не может ни подниматься, ни опускаться. При вращении же переводного вала /1—поднимается или опускается кулиссный камень К, находящийся на конце золотниковой тяги ПИ, соединенной, при помощи подвески ЕН, с концом Е рычага, укрепленного на переводном валу А.
На конце рычага насаживается противовес, уравновешивающий вес камня и золотниковой тяги.
Осевая линия кулиссы Гука, т. е. кривая, проходящая через ось кулиссного камня, описывается радиусом ПК, равным длине золотниковой тяги и поэтому, при поднимании или опускании кулиссного камня, т. е. при изменении степени расширения, кош ц II золотниковой тяги (центр окруж-
мости кулиссы), а следовательно, и золотник остается неподвижным, иначе говоря, 6 ку.тесном механизме Гука тыйшп (нн режение впуска., при различных степенях расширения. не шме-н четен и остается пос то.чиня и.
Рычажные кулиссные механизмы. Все эксцентриковые кулиссные механизмы поглощают значительную часть работы машины на преодоление трения, особенно значительного у шайб эксцентриков. Разработка эксцентриковых шайб, ча стые случаи их ремонта, а равно затруднительность осмотра и смазки этих механизмов, вследствие размещения их внутри рамы, заставили перейти от эксцентриковых механизмов Стефенсона. Гука и Аллана к рычажным кулиссным механизмам Джоя и Вальшерта (Гейзингера), не имеющим эксцентриков и располагаемым снаружи рамы.
Кулисса Джоя. Кулиссный механизм Джоя не имеет эксцентриков и в паровозах с этим механизмом передвиже-
I
ние золотника производится при помощи системы рычагов движущихся от поршневого дышла (шатуна) машины и при помощи кулиссы. В простейшем своем виде кулиссный вк -ханизм Джоя изображен на чертеже 171. Кулисса этого механизма имеет криволинейное очертание и описана ради усом, равным длине золотниковой тяги Своей выпуклой стороной кулисса обращена к будке машиниста, а вогнутой стороной к цилиндру паровоза. При движении паровоза кулисса остается неподви иной и приводится в движение только । от руки машиниста при переводе им переводного рычага. При этом, кулисса поворачивается около оси переводною вала О, с которым она наглухо соединена. Кулиссный ж< камень К, при движении паровоза все время скользит в ку лиссе, передвигаясь за время каждого оборота колеса ши р. и вниз по всей ее длине.
Для приведения в движение кулиссного камня, я с ним и золотника, к шатуну НИ ирис )единен в точке Н рычаг It I. Ко нец этого рычага 7 соединен с тягой [Г., могущей вр.нцлгы
2‘2?
около неподвижной точки Е. При движении паровоза конец Д тяги ДЕ описывает окружность радиуса [Е, часть которой 4, Е>, благодаря значительной длине тяги ДЕ, можно без большой ошибки принять за прямую. К рычагу ВД в точке /’ присоединен другой рычаг EiK, на котором в точке / шарнирно укреплен кулиссный камень. Точка Hi этого рычага при помощи золотниковой тяги /А’З соединена с золотником и передает ему движение, получаемое от гышла ЕН.
При движении паровоза один конец дышла НИ. именно тог, который соединен с крейцкопфом, т. е. точка // на черт. 171, совершает поступательное движение вперед и назад по горизонтальной линии. В то же время другой конец дышла Е,соединенный с кривошипом,описывает окружность Е Е{ Е., Ег Вследствие этого все промежуточные точки дышла, которые находятся между центром крейцкопфного подшипника и центром поршневого подшипника, при движении паровоза получают сложное движение и одновременно передвигаются вперед или назад и, в то же время, опускаются вниз от среднего положения дышла или поднимаются вверх.
В результате этих двух движений, движение точки В дышла ЕЙ выражается в виде движения ее по некоторой кривой ВДВ, В.,, Вл, представляющей собой растянутую окружность и называемую э.шяго.и.
По такому же эли псу, только меньшего размера, будет шигаться и точка Г рычага ВЛ, с которой соединен конец парораспределительного рычага /ДЕ (вилки). С одной стороны. эта точка будет двигаться взад и вперед и качаться подобно маятнику около центра кулиссного камня /й С другой стороны, точка Г будет подниматься и опускаться вместе с дышлом и двигать по кулиссе кулиссный камень /Г. Такие же два движения будут совершать и все точки рычага /‘/'Л', а в том числе и конечная его точка <Л‘, которая в результате этих движений будет описывать элипс /77 НЕ, НЕ, ИЕ.
Так как точка А' соединяется с золотником и приводит его в движение, то величина хода золотника определяется крайними положениями точки /А', т. е. крайними точками »липса /7ц /7ц, /А’., /Л*,.
При установке гайки переводного винта на средине указательной планки или у нулевого ее деления, кулисса Джоя располагается вертикально (черт. 171). При гаком положении кулиссы— ход золотника будет равен расстоянию между крайними точками /Л‘ и /А’,, отмеченному по горизонтальной линии, г. е. будет равен ЧП.
При наклоне кулиссы в ту или другую сторону, напри-м< р. в крайнее переднее положение (черт. 172) наклоняется вперед и элипс /А*, /7ц, ;/7», /А’.., отчего ход зототника увеличивается и будет определяться величиной 1ft, т. е. рас-
I > HAl’ollO I
стоянием по горизонтальной линии между двумя крайними точками элипса или, как говорят, определяется горизонтальной проекцией элипса.
Вертикальное положение кулиссы (когда переводной винт на нуле) дает наименьший ход золотника, т. е. наименьшее наполнение, а крайнее наклоненное положение кулиссы (рычаг спущен па последний зуб рейки) соответствует
наибольшему ходу золотника, т. е. наибольшей степени наполнения цилиндра паром.
Промежуточные положения кулиссы между вертикальным или нулевым и крайним ее положением служат для промежуточных степеней наполнения.
Если повернуть кулиссу в обратное положение, г. е. от кинуть ее верхним концом назад, то получится такая же картина, но для езды паровоза задним ходом.
Таким образом, при кулиссе Джоя золотник получает сложное движение С одной стороны, он получает движение от качания рычага ПК около точки Я, вследствие перемк щения точки В в горизонтальном направлении от В до В , (черт. 171), при чем перемещение золотника остается одно и то же при всяком положении кулиссы. С другой стороны, под влиянием перемещения камня в кулиссе, вследствие отклонения точки В вверх и вниз от среднего положения дышла т.-е. от В, до В3—золотник получает еще добавочное пер< мещение, которое будет больше или меньше в зависимости от большего или меньшего наклона кулисы из ее среднего положения.
Рассмотрим несколько подробнее движение золотника под действием этого механизма, при чем для простоты пред ставим, что мы передвигаем паровоз при среднем или пуле вом положении кулиссы (черт. 171), т. с. когда опа распило гается вертикально. Проследим по чертежу 171—како бу ц i
положение механизма при четырех положениях кривошипа IA, .!/>,, 1/»2,
Когда палеи кривошипа Л движется по окружности /> />, Л>.> В3, то точка Г описывает элипс Г Г, Г.г Гя точка ,1 качается возле точки Е, т.-е. движется почти по вертикальной прямой. Точка А' перемещается по кулиссе от А до А>, а точка /А' описывает элипс Hi )h\ tfe >К.Л. При этом точка .7, а с ней и золотник /’ переходит из крайнего заднего положения .7 в переднее положение 32 и возвращается обратно.
При положении кривошипа в передней точке Я, точка ЯГ будет находиться в своем заднем крайнем положении и. золотник Р должен открывать переднее окно на величину предварения впуска, а заднее окно на величину предварения выпуска.
При движении поршня из его крайнего переднего положения назад—кривошип В будет опускаться вниз, приближаясь к положению В\, точка В будет приближаться к /?( и •К к ЯГ,, золотник будет двигаться вперед и закрывать переднее окно.
Когда кривошип дойдет до положения /Г, поршень будет находиться около своего среднего положения, точки В и Г перейдут в В^ и 1\, точка А будет находиться в своем нижнем крайнем положении А\, а точка ЯГ перейдет в ГА’, и золотник будет находиться в среднем положении, закрывая оба окна
Когда поршень переместится в заднее крайнее положение, а кривошип в свою заднюю мертвую точку Т>.?, то точка В займет крайнее заднее положение В , точка Г перейдет в точка А будет на середине своего хода, а точка ГА’ переместится в крайнее переднее положение ЯГ2, отчего золотник Р передвинется также вперед и откроет заднее окно на величину предварения для впуска пара и переднее окно для выпуска.
При переходе кривошипа в положение В.л, точка В перемещается в //.„ точка /’ в точка К в свое верхнее положение К., а точка ЯГ в положение ЯГ;[, золотник Р вновь бу щт в своем среднем положены и закроет оба окна.
При таком положении кулиссы, т.-е. при нулевом ее положении, наибольшее открытие окна будет равно линейному опережению.
При других степенях наполнения, т.-е. при наклоне ку-шссы, ход золотника увеличивается и, следовательно, открытие окна будет больше.
Теперь представим себе, что мы соединили точку .7 не с ючкой ЯГ, а непосредственно с кулиссным камнем А'. Тогда пшжспие золотинка будет зависеть только от перемещения ючки А в кулиссе и при мертвых положениях кривошипа, । oi ы точка А, т. е. кулиссный камень, находится в своей • рг шей точке, ю.ниппк также будет находиться в среднем
своем положении, и паровая машина 6\ цчи работать без лине й и ых о не ре лее и ни.
Если же мы продлим рычаг ГН до точки /А’, то конец его Ж отойдет от вертикальной линии, проходящей через ось вращения кулиссы, и, чтобы соединить точку 3 с точкой »К тою-же золотникового тягой /АЗ, мы должны точку 3, а с ней золотник Р передвинуть назад. При этом золотник Р откроет переднее окно на некоторую величину, которая и будет величиной предварения впуска.
Таким образом, при .иершео.и положении кривошипа кх .тесный камень находится в своем средне.ч положении и часть Hih' рыча at ПИК шилется как-бы лкгцсншрпситешом эксцентрика, отводя золотник от ею opr ineio положения на величиях пару.иеной перекрыта и линейною опережения впуска. Угол же /Л', А, /А., играет
в этот момент роль угла опережения.
При дальнейшем движении кривошипа от мертвой точки это соотношение нарушается, так как кулиссный камень начинает сдвигаться из своего среднего положения; таким образом, центр вращения эксцентриситета /мА начинает перемещаться и движение золотника становится более сложным, находясь в зависимости как от положения конца рычага /А, вследствие качания его около точки ZC, так и от положения этой точки, т.-е. кулиссного камня в кулиссе.
Так как При положении кривошипа в мертвых точках к\лиесный камень, гп.-е. точка К, всада совпадает с неподвижным иеитром вращения кхлнееы, т. е. точкой О, то каково-бы ни было при этом отклонение кулиссы от ее среднего положения, т. е. на какой-бы зуб мы не переводили рычаг, положение кон ца рычага Ж остается неизменным и золотник будет оставаться в одном и том же положении, открывая окно на величину линейного
опережения.
Другими словами —е, кх лисином механизм/ ,1мсоя, при изменении еще цепи наполнения ни tun 1ра, линейное опережение них ска остается постоянным.
Обыкновенно на товарных паровозах, имеющих колеса малого диаметра и низко расположенные ци тин-
дры, не находится места для укрепления конца подвески /Г, и потому часть Г.1 рычага ВI и подвеску [Г. отбрасывают, а для направления точки Г—се соединяют с добавочным со ратным кривошипом (коптр-кривошипом) С, укрепленным у основного кривошипа (черт. 173).
Черт. 174-.
Длина контр-кривошипа С1> расчитывается таким образом. чтобы расстояние центра его пальца от оси ведущего колеса, т.-е. расстояние .1/’, равнялось наибольшему отклонении) нижнего конца Г парораспределительного рычага Г',К от вертикальной линии /’ /\ и было равно половине полного размаха точки Г, т.-е. П\
~2~
Размах же /Т2 точки Г рычага ПК должен быть таков, чтобы верхний конец этого рычага, т.-е. точка Я», при мертвом положении кривошипа отклонялась от ее среднего положения на такую величину, чтобы золотник открывал окно на величину линейного опережения. Таким образом, полный размах точки Г от положения Г до Г2 должен быть равен удвоенной сумме наружной перекрыши и величины линейного опережения, увеличенной в отношении плеч рычага / Я/, т.-е. в отношении длинь/ рычага ГК к длине рычага КШ.
При обычной на паровозах конструкции кулиссного механизма Джоя—кулиссасостоит из 2-х половинок или щек 1и 1г (черт. 174), укрепленных на переводном валу />. Переводной вал, кроме 2-х подшипников, расположенных на раме, иногда поддерживается еще и по концам особыми подшипниками, расположенными на кронштейнах. Р ы ч а г //б/i (черт. 171) имеет обыкновенно вид вилки, изображенной на чертеже 174, причем на каждую из цапф Н и /• насаживается по ку-лисспому камню (\ которые и скользят в щеках кулиссы I.
Кулиссный механизм Джоя, являясь по сравнению с эксцентриковыми кулиссами болт <• простым и \ добным, обладает все же неко-юрыми недостатками, из которых наиболее на иным является зависимое! ь правильности 11 л ро рл с и редел епи я от игры рессор.
1ействителы!о, представим себе, что рессоры паро-Biii.i несколько если, rot ia рама паровоза, а значит, и
укрепленный на ней переводной вал с кулиссой несколько опустятся вниз, колеса же паровоза вместе с кривошипом, шатуном и всеми рычагами кулиссного механизма останутся на прежней высоте. Вследствие
этого кулиссный
Mtk--------------
Черт. 175.
камень поднимется в кулиссе вверх, точка /Л' не будет уже описывать элипса >/»'. новый
iKx, ИС,, ИС, а опишет какой-то элипс-V, Л'р Х2, \3 (черт. 17о) и золотник получит перемещение не
% nv а другое перемещение т.-е.
при своей работе будет сдвинут несколько вперед. При этом, по произведенным наблюдениям, вследствие игры рессор, величина отсечки может изменяться до 2О°/о.
Конструкция механизма является все-же довольно и тяжелой, вследствие
Джоя сложной чего между
кулиссой и кулиссным камнем развивается значительное трение и камень и тело кулиссы быстро изна-
шиваются, что, помимо лишних рас
ходов на ремонт, вызывает и неправильность парораспре деления.
Кроме того, вследствие большого веса составных час тей механизма, при движении его взад и вперед развиваются значительные сипы инерции, которые также вызывают быстрое расстройство механизма.
Все эти неудобства и особенно зависимость парораспределения от игры рессор повели к тому, что в России министерство путей сообщения решило отказаться от приме нения этого механизма на новых паровозах, и постройка новых паровозов с этим механизмом ныне больше не про
изводится.
Кулисса Вальшерта (Гейзингера) В кулиссном меха низме Вальшерта (Гейзингера), черт. 176, тело кулиссы //« имеет криволинейное очертание и описывается радиусом, равным длине тяги ПС. Подобно кулиссе Гука кулисса механизма Вальшерта обращена вогнутой стороной к цилиндру паровоза и выпуклой стороной к будке. Во время хота на ровоза кулисса ни получает колебательное движение около своей оси ц, которая остается неподвижной.
*) Эта кулисса в России известна более под именем кулиссы Гейзпн герэ. На самом деле она сконструирована в 1814 г. бельгийцем Валыисртом В 1849 г. Гейзингер внес в кулиссу небольшое изменение в способе со< i,n нения кулиссного рычага с крейцкопфом, которое, однако, оказн шеь ш удобным, и кулисса обыкновенно устраивается в конструкции, ifpr'i.'io.iu-ii ион Валыисртом.
Колебание кулиссы около точки и производится при помощи эксцентрика, эксцентриситет которого ОН. составляет с кривошипом ОЛ угол около 90". Эксцентрик ОН, тягой НН соединен с нижним концом кулиссы и при вращении своем
Черт. 176.
вместе с осью паровоза заставляет кулиссу качаться около ее неподвижного центра ц. Обыкновенно в механизме Вальшерта не устраивается эксцентрика обычного вида, а последний заменяется добавочным кулиссным кривошипом, центр которого совпадает с центром эксцентрика Н и совершает одинаковое с ним движение. Но так как насадить на одном колесе 2 цапфы обыкновенных кривошипов не возможно, ибо тяги одного будут задевать за цапфу друго-10 кривошипа, то ку лиссный кривошип образуется в виде обратного кривошипа (контркривошипа), идущего от конца цапфы ве-lymero кривошипа (черт. 177).
Кулиссный кривошип !/>'может быть расположен на оси,каквпе- Черт. 177.
р< тн ведущего кривошипа, тяк и позади его, г.-е. угол опережения может быть и nt около 0° или около 180". То или иное расположение к у пневого кривошипа не влияет на парораспределение
и определяет собой только положение кулисспого камня в том или другом конце кулиссы. и если, например, кулиссный кривошип расположен впереди главного (ведущего) кривошипа, то для переднего хода паровоза камень должен опускаться вниз, а для заднего подниматься в верхнюю часть кулиссы. Если же кулиссный кривошип будет расположен позади ведущего кривошипа, то для переднего хода паровоза кулиссный камень располагается в верхней части -кулиссы, а для заднего хода—в нижней части кулиссы. Подробнее об этом будет сказано несколько дальше.
Кулиссный камень в механизме Вальшерта перемещается в кулиссе помощью переводного винта, устанавливается в той и пи другой точке кулиссы и при работе паровоза вместе с кулиссой качается взад и вперед. Чем дальше установлен кулиссный камень от средины кулиссы, тем больше получаются размахи, совершаемые им при движении паровоза, которые посредством тяги ИГ передаются золотнику.
При положении кулисспого камня /» в центре кулиссы он при качании кулиссы никакого перемещения не получает.
Перемещение кулисспого камня, получаемое от качания кулиссы не передается, однако, непосредственно золотниковой тяге и золотнику, а при помощи тяги ГК передается лишь точке Г рычага ЛГЕ, перемещая эту точку взад и вперед.
Рычаг или маятник ЛГЕ посредством тяги ДОи поводка ih"i соединен своим нижним концом / с крейцкопфом и в зависимости от движения крейцкопфа качается около точки /. При этом верхний конец этого рычага, т.-е. точка Е, соединенная с золотниковым штоком, получает сложное движение, перемещаясь и от качания кулиссы и от качания рычага ЛГЕ это сложное движение и передается золотнику.
Размеры механизма выбираются таким образом, что при положении камня в средней точке кулисы // и при положе нии крейцкопфа на средине его хода рычаг 1ГЕ располагается перпендикулярно к оси цилиндров.
Таким образом, в механизме Вальшерта золотник имеет сложное перемещение, которое происходит, во-первых, oi перс-мсшеннп точки Et еглс {стене нереметснил ку utecnoto камня при качании кулиссы и. во-вторых. от перемещении точки Е от качания рычат ЛГЕ. около центра Г. е.слс лстеие {ки.нсеннн нимс ш to копии Л имеете с крейиконфом.
Другими словами—кулиссный механизм Вальшерта со стоит как-бы из 2-х механизмов: первый механизм, состоя щий из рычага Z/ E, соединенного с крейцкопфом, при дни жени и паровоза качается около точки Г и пере тает .зол от нику движение от крейцкопфа. Величина передвижении
крейцкопфа при ходе поршня вперед и назад остается одинаковой при всех отсечках и поэтому одинаковым бу чет оставаться и перемещение золотника, получаемое от движения крейцкопфа при помощи рычага //'/•.'. Другой механизм состоит из кулиссы ни, которая при движении паровоза качается около своего центра ц, и при помощи кулисспого камня Н и тяги ИГ перемещает точку Г, увеличивая передвижение золотника, получаемое от первого механизма. Чем больше будет желаемая отсечка, тем ближе к концу кулиссы толжен располагаться ее камень и тем больше будет перемещение точки Г.
Когда кулиссный камень находится па средине кулиссы, т. е. в центре ее вращения, то точка Г остается неподвижной и качание кулиссы не сообщает золотнику никакого движения, В этом случае передвижение золотника происходит только под влиянием первою механизма, т.-е. вследствие качательного движения рычага ЛГЕ.
При положении ведущего кривошипа в его мертвых точках, т. е. при крайних положениях поршня и крейцкопфа, золотник должен открывать окно на величину предварения. В это время кулисса находится в своем среднем положении и располагается вертикально. Так как кривая, образующая кулиссу, представляет из себя часть окружности, описанной радиусом, равным длине тяги ИГ, то при мертвом положении машины точка Г будет всегда занимать одно и то же положение, независимо от того, в какой точке кулиссы будет находиться ее камень (как и в кулиссе Гука). Поэтому, положение золотника при мертвых положениях поршня определяется лишь отклонением конца Е рычага Ц Е от его среднего положения под влиянием перемещения крейцкопфа. Но, так как крайние положения крейцкопфа и размеры рычага III неизменны, то при положении ведущего кривошипа в мертвых точках отклонения точки Е от ее среднего положения также будут всегда одни и те же. а значит, и сдвиг золотника от среднего его положения будет оставаться одним И тем же. Car loe.amr .v,uo, е.е.тчипа тненнто онере же и на в кулиеее Ио.1 ми ерш а не илменяптем при на.ченснин отсечки [степени расширения нори), ft оешиешея носшонннои при всех отсечках (стене них [KICHlUpCIIHfl).
Для того, чтобы яснее представить себе перемещение золотника под влиянием кулиссного механизма Вальшерта, рассмотрим расположение его частей при 4-х главных положениях кривошипа о 1.
На чертеже 176 ведущий кривошип О. i находится в зад-п и мертвой точке, а крейцкопф ./ и поршень в крайнем залш м положении. Цапфа кулиссного кривошипа /«занимает свт нижнее положение на вертикальной линии, проходящей Ч'‘Р'. центр колеса, поэтому кулисса находится в своем сред
нем положении и располагается вертикально Точка Г находится в своем среднем положении.
Так как кулисса описана радиусом=длине тяги //»’, то положение точки /' не изменится; если мы переведем кулиссный камень из положения, указанного на чертеже, в какое либо другое и если бы золотник находился под действием одной кулиссы то он должен был оы занимать свое среднее положение. Но так как в этот момент крейцкопф .1 находится в крайнем заднем положении, то связанный с ним маятник JTE отклоняет свой верхний конец Е в сторону цилиндра и сдвигает золотник вперед на величину линейного предварения.
Н этот мо.мепш конец рычага ГЕ играет роль эксцентриситета эксцентрика и угол ИГЕ—роль угла опережения. В следующие моменты, конечно, этого не будет.
Черт. I7K.
При дальнейшем движении машины, когда главный кривошип О А начнет подниматься вверх от горизонтальной линии, кулиссный кривошип ОН начнет двигаться к своей задней мертвой точке и потянет за собой нижний конец кулиссы Н. Так как кулиссный камень расположен в верхней части кулиссы, то, вследствие наклонения верхнего конца кулиссы вперед, камень будет передвигаться вперед, передвигая вперед и точку Г, а*вместе с ней и точку Е. Но, так как в то же время крейцкопф будет двигаться вперед, то рычаг 1ГЕ, качаясь около точки Г, будет перемещать точку / несколько нам t. Поэтому, в результате перемещение точки Е будет равно разности этих перемещений.
Когда ведущий кривошип О I займет свое верхнее поло жение (черт. 178) и крейцкопф будет находиться около средины своего хода, то палец кулиссного кривошипа будет занимать свое заднее положение. Кулисса будет иметь паи больший наклон вперед и, вследствие этого, точка / будет находиться в своем крайнем перечнем положении (для пан кого положения камня). Золотник Л в это время н шипаст
уже двигаться обратно, т.-е. назад, и закрывать переднее паровпускное окно.
Надо вообще заметить, что движение золотники в обратную сторону наступает несколько ранее прихода главного кривошипа в вертикальное и кулиссного кривошипа в его горизонтальное (мертвое) положение. Происходит это от следующего: подходя к своей мертвой точке, кулиссный кривошип почти перестает перемещаться в горизонтальном направлении и сообщать движение кулиссе и потому перемещение гонки /.', а следовательно, и золотника происходит в этот период, главным образом, под действием парораспределительного рычага ,(/7ь, сообщающего в это время точке- А", а следовательно, и золотнику противоположное и при том значительное движение, заставляющее золотник несколько перекрыть паровпускное окно. Поэтому, когда главный кривошип приходит в свое вертикальное положение, золотник уже несколько отходит от своего крайнего положения
Черт. 179.
Таким образом, при кулиссе Вальшерта получается то же явление, что и в простой машине с одним эксцентриком, где, благодаря углу опережения при вертикальном положении кривошипа, золотник уже является несколько перемещенным в обратном направлении.
На том же чертеже 178 пунктиром показано, каково было бы расположение частей машины, если бы кулиссный кривошип ОБ. был помещен впереди ведущего кривошипа, т.-е. в точке //,. В этом случае кулисса была бы опрокинута в обратную сторону и кулиссный камень должен бы был помещаться в точке лт. Как видно из чертежа, такая одновременная перемена положения контр-кривошипа и кулиссного камня совершенно не отразилась бы на положении точки Г, следовательно, и на положении золотника, т.-е. на парораспределении.
При дальнейшем движении машины ведущий кривошип будет двигаться вперед к передней мертвой точке, а поршень и крейцкопф к своему переднему крайнему положению.
Кулиссный кривошип будет отклоняться к верху ог горизонтальной липин, а кулисса будет возвращаться в свое среднее положение. Под влиянием перемещения кулиссы точки /’ и А' будут передвигаться назад, а под влиянием качания рычага J.EE, вследствие перемещения вперед крейцкопфа, отклонение точки Е назад будет еще более увеличиваться
Когда ведущий кривошип займет переднее положение (черт. 179), а кулиссный кривошип поднимется к верху, то кулисса вновь станет вертикально и точка I займет свое среднее положение. В это время крейцкопф занимает свое переднее крайнее положение, отодвинув точку Е рычага .11 I назад на такую величину, что пере vice на росил скное окно иш-крыии-инн на ветчину .пшенною пре дарении.
Черт. 180.
В дальнейшем, ведущий кривошип начнет опускаться вниз к своему нижнему положению, а кулиссный кривошип будет. приближаться к своей передней мертвой точке, заставляя нижний конец кулиссы отходить в сторону цилинд ра, а верхний в обратную сторону. Вследствие указанного перемещения кулиссы, кулиссный каменьбудет перемеща гь точ ку а с ней и точку Е, паза г к ее крайнемузадпему положению.
В то же время крейцкопф, двигаясь назад, вращает рычаг А ГА около точки Г и старается переместить точку Е енере i по направлению к цилиндру.
При положении частей машины, изображенном па чертеже 180, верхняя часть кулиссы будет иметь наибольший наклон назад и кулиссный камень переместит точку Г в ее крайнее заднее положение. Крейцкопф будет находиться око ло средины своего хода, а золотник совершенно откроет ш реднее окно для впуска пара.
При дальнейшем движении машины она постепенно бу дет возвращаться в положение, указанное ни чертеже 17ь Кулисса будет возвращаться в свое вертикальное поло кешп точка /' в свое среднее положение, а точка А.’, переметишь
вперед, как под влиянием кулиссы, так и вследствие качания рычага Д/’Е, заставит золотник сначала закрыть переднее окно, а затем открыть заднее окно на величину предварения.
Рассмотрим теперь—каково же должно быть соотношение между размерами различных частей механизма и каково должно быть их расположение относительно друг друга.
Маятник. Мы уже знаем, что если кулиссный камень находится в своем среднем положении, т.-е. в центре кулиссы, то передвижение золотника происходит только под действием маятника ДГЕ. При этом, при мертвых положениях поршня, золотник открывает окно только на величину линейного опережения и поэтому должен быть сдвинут из своего среднего положения в ту или другую сторону па величину, равную наружной перекрышеф-линейное опережение. Это условие и служит руководством для определения размеров маятника. Действительно верхний конец маятника, т.-е. точка Г. при качании маятника должна получать от своего среднего положения такое же перемещение, как и золотник, т.-е. равное величине перекрышиД-липейное опережение. Нижний же конец маятника ДГЕ т.-е. точка .1,связан с крейцкопфом и отклоняется в одну’ и другую сторону от своего среднего положения на величину, равную ‘>-хода поршня пли, иначе говоря, на величину, равную радиусу ведущего кривошипа. Поэтому соотношение плеч 1Г и I I рычага .НТ (черт. 17( ) определяется таковым, что плечо 1Г во столько раз должно быть больше плеча ГЕ, во сколько 12-хода поршня более величины наружной перекрыши-}-.линейное опережение.
Для того, чтобы пути, описываемые точками Е и I не особенно уклонялись от прямой линии—угол отклонения маятника от среднего положения не должен делаться более 30°.
Крайнее переднее положение точки / определяется тем, чтобы при этом конец маятника не задевал за крышку цилиндра.
Для симметричности же движения золотника по одну и но другую сторону от его среднего положения необходимо, чтобы при мертвых положениях кривошипа, точка Г находи лась на линии НИ, перпендикулярной к оси цилиндра, и чтобы размахи маятника были симметричными относительно этой линии, т.-е. чтобы в своем среднем положении маятник был перпендикулярен к оси цилиндра, т.-е. располагался по липин 1111.
Кулисса Так как в механизме Вальшерта линейное опережение впуска должно оставаться одним и тем же при всех о тсечках, то при мертвых положениях поршня точка Г рыча-ia II / ’должна оставаться на одном и том же месте при всех со пенях отсечки, т.-е. при всех положениях камня в купите. Чтобы достигнуть этого, кулисса и описывается ради-V ом, равным длине тяги ГН. При этом, для большей правиль-
посги работы золотника, длину тяги ГЛ (кулиссной тяги) стираются делать возможно больше и, если только возможно по расположению других частей паровоза, ее берут равной Ч-» расстояния от центра ведущей оси до средины хода крейцкопфа.
Черт. 1М
Черт. INl-a.
Для достижения большей симметричности движения зо лотника вперед и назад из его среднего положения рабочую длину кулиссы (ход камня по кулиссе) делаю г возможно меньшей и в то же время размах кулиссы при дни кенин пл ровоза не допускают более 20—22’,:”.
•2 IN
Положение пальца контр-кривошипа и его тяга. В »а писимости от большей или меньшей длины кулиссы нижний конец, или вернее нижнее ушко, кулиссы 77 располагается или на оси цилиндра (черт. 176) или вне ее (черт. 181). Но для симметричности движения кулиссы, т.-е. для того, чтобы при обоих мертвых положениях поршня она занимала одно и го .кг (среднее) положение, расположение пальца контр-криво шипа выбирается таким образом, чтобы при среднем положении кулиссы, т.-е. при мертвых положениях поршня, цеп ip пальца контр-кривошипа располагался на липни А'., />;1 (черт. 181), перпендикулярной к линии ОА, соединяющей центр ко леса О с ушком кулиссы /7. Поэтому, если ушко В кулиссы при мертвых положениях поршня располагается на осевой линии цилиндра (черт. 176 и 179), то палец /> контр-криво шипа (кулиссного кривошипа)—располагается на линии A’A’i, составляющей с главным кривошипом угол 90°. Если-же точ k.i Я при средне^ положени кулиссы расположена выше осп цилиндра, то эгрт угол уже не будет равен 90". В гом случае, если контр-кривошип расположен впереди ведущего кри вошппа, т. е. в точке/»’2 (черт. 181), то этот угол будет меньше 90'1, а если кулиссный кривошип расположен сзади веду ш.его кривошипа, т. с. в точке At, этот угол будет больше 90".
Центр качания кулиссы, т. е. точка и выбирается таким .образом, чтобы линия «Г(черт. 181) была параллельна inнии ОВ.
Положение же ушка В относительно центра качания ку-шссы и и длина эксцентриковой тяги подбираются при проектировании кулиссы путем последовательных и довольно с южных построений на чертеже, с целью добиться возможно более симметричного движения кулиссы и. следовательно, возможно большей правильности парораспределения.
Подвешивание кулиссы. В кулиссном механизме Вальшерта, изображенном на черт. 176—180, изменение степени отсечки пара достигается перемещением кулиссного камня по кулиссе при помощи подвески а.ч, рычага .>////>. вращаю щегося около точки п (центра переводного вала) и тяги ре, т дущей к переводному валу в будке машиниста (см. черт. 178). Подвешивание кулиссной тяги ГВ в зависимости от конструктивных соображений производится или за какую-ли бо точку ./ впереди кулиссы (черт. 176), или за точку позади кулиссы (черт. 181), причем эта точка выбирается по возможности ближе к кулпссному камню, а подвеска Ви, в лается возможно длинее. Для меньшей игры камня в кулlicit , точка .м должна находиться на вертикальной липин, проходящей через средину размаха точки В при качании к \ чисты.
Иногда, с целью уменьшить скольжение камня,соедипе ши’ конца кулиссной «яги с переводным рычагом делается
не при помощи подвески, соединенной с концом тяги на шарнирах, а в виде муфты, охватывающей конец тяги ГЬ' а кулиссой и скользящей по нем при качании кулиссы.
Положение центра переводного вала имеет очень большое значение для правильности работы механизма как npi переднем, так и при заднем ходе паровоза, и положение гонки it, при проектировании кулиссы, приходится подбиратг помощью целого ряда попыток на чертеже.
Кулиссный механизм Вальшерта отличается сравнительной простотой устройства и требует затраты гораздо мень
Черт. 1К2.
шей силы на преодолена трения в его частях но сравнению с эксцен триковыми кулиссными механизмами. Игра рессор в этом механизме оказывает лишь незначительное вли яние на правильность па рораспределения, гак как на работу маятника игра рессор совершенно не влияет, а на работу кулиссы
влияет лишь незначительно, уменьшая или увеличивая расстояние центра ушка В от осевой липни цилиндра, т. е.умеш -шая или увеличивая угол BO.I (черт. 181).
Скольжение камня в этой кулиссе незначительно, пред варения впуска постоянны, а движение золотника более сим метрично, чем в других механизмах, т. е. более одинаково для различных положений золотника при ходе его в бдп} и в другую сторону от сего среднего положения.
Все части механизма Вальшерта помещены снаружи ра мы и потому легко доступны для осмотра и исправления их повреждений; расположение же всех части механизма вод
пой плоскости предохраняет его от повреждений, вследствие каких-либо боковых усилий и изгибов.
Механизм для перестановки кулисе. (Переводной винт, переводной рычаг или реверс). Кулиссные механизмы обоих i горон паровоза соединяются общим переводным валом. На переводном валу насаживаются три рычага, два из которых соединяются с кулиссными механизмами, а один рычаг со-• диняется тягой с переводным механизмом, находящимся в оудке машиниста. Переводной механизм простейшего вида состоит из вертикального рычага и (черт. 182), укрепляемою в желаемом положении при помощи зубчатого сектора ж и пружинной собачки. Рычаг вращается около точки о и при его вращении передвигается тяга «/.*, ведущая к переводному валу, а от нее вращается и самый переводной вал.
Но перевод такого рычага требует значительного усилия и утомляет машиниста, а при неосторожности иногда даже вызывает несчастные случаи, вследствие дерганья рычага при переводе его под действием пара на поршень. Поэтому в настоящее время рычаги указанной конструкции обыкновенно заменяются переводными винтами или винтовыми pein pea ми (черт. 183).
Винтовой реверс состоит из винга, укрепляемого на г танине I, при помощи подшипников «. На винт наде-иж гея гайка д, состоящая из 2 половинок. К цапфам Райки прикрепляется конец переводной тяги, ведущей к ш-реводному валу, который обыкновенно делается в виде пилки. Для вращения винта на его конец насаживается диск । рукояткой, вращая которую машинист перемещает I.IHKV , а с ней и переводную тягу. На окружности диска м гроен целый ряд впадин, благодаря которым при помо-IHII собачки < можно укрепить переводной винт в любом положении. На станине переводного винта укрепляется ука-i.iK н.п hi ройка с нанесенными на пей делениями, соответ-
П.
ствующими положению гонки при установке кулиссы на разные отсечки, а на гайке д делается указатель в виде острия или стрелки. Благодаря этому устройству машинист может устанавливать кулиссный механизм на ту или другую отсечку, непосредственно из своей будки, не нуждаясь в наблюдении за кулиссой.
Переводной винт, конечно, переводится гораздо легче, чем переводной рычаг и, в то же время, дает возможность устанавливать кулиссы на любую степень отсечки, однако установка кулиссы при этом механизме производится медленнее, чем при переводном рычаге.
В нижеследующей табличке приводятся данные о размерах кулиссного механизма Вальшерта в паровозах разных типов (буквы по чертежу 176. размеры в миллиметрах).
Тип паровоза и завод Радиус контр-кри ноши-па А Б Длина КОВГр-чриво-П1ИПППП тягл Б В От центра кулис ы до цилиндра Длина кулис* свой тяги (/</') Длина пашни ка и Верхний конец маятника ГГ
1-3-1 Сормовск. завод 170 1169 1620 1315 870 92
2-3—0 Гаиповерск. зап. (Владик, ж. д.) 150 2610 596 1100 924 90
2—3—0 сер. Ь 140 1331 - 1420 987 ПО
0-4-0 прав. нор. типа 160 1604 553 1315 880-5 90
1—4—0 серии 1Ц 170 2015 575 1315 1046 100
1-4-0 завода 1 еншеля (Владик. ж. д.) 140 2000 720 1300 924 90
0-5-0 серии Э 160 1758 718 1550 987 ИО
1-5-0 серии Еф. 186 1600 660 1676 773 —
ГЛАВА XIV.
Паровозы компаунд, паровозы с 4-мя цилиндрами
В рассматривавшейся нами до сих пор машине проспи действия, отработанный или мятый пар выпускается из н.п
липдра через пароисходящую трубу и конус испосредс!вен-io в атмосферу. Но при большом давлении пара в котле и при работе машины с большой степенью наполнения или с
Черт
•лыпой отсечкой, выпускаемой в конус, отработанный пар м» । г -ще шачительпое давление и, значит, обладает еще
iii.i'in re. ।
.ним запасом энергии, которая остается
нс и с пол ь-
Н. •
»п
зованной. Так, например, ес ш пар поступает в цилиндр с давлением в 10 атмосфер и на 0,5 хода по'ршня происходит отсечка пара, и далее поршень идет под давлением расширения пара, то впущенный в цилиндр, до момента отсечки, свежий пар, в конце хода поршня расширившись, займет уже весь цилиндр, т. е. займет об'ем в 2 раза больший, чем оп занимал в момент отсечки. Поэтому, давление пара в конщ хода поршня (по закону Мариотта) будет в 2 раза меньше, чем давление свежего пара, поступавшего в цилиндр в период впуска, т. е. будет равно приблизительно 10 ,= г> атмосферам.
Выпускать в атмосферу пар с таким большим давлением, конечно, невыгодно и потому строители паровых машин решили воспользоваться отработанным паром для приведения в движение второй машины или второго цилиндра гой же машины. Таковая мысль заставит пар сначала совер шать работу в одном цилиндре, а потом в другом и осуществлена как в постоянных машинах, так и в паровозах системы ком а а у пл.
Компаунд—слово английское, и значит составной или составленный.
В постоянных машинах даже не ограничиваются двух кратной работой пара, а заставляют пар работать последовательно в трех и даже в 4 цилиндрах, но в паровозах обыкновенно ограничиваются работой пара последовательно лиш в двух цилиндрах, или, как говорят, ограничиваются двухкратным расширением пара.
Обыкновенно паровозы компаунд устраиваются таким образом (черт. 184): свежий пар из котла по паропроводной трубе а. поступает в золотниковую коробку лишь одного цилиндра паровой машины, который называется иинтлрои высокою .тплепип и на паровозах обыкновенно располагается справой стороны. Совершив работу в этом цилиндре, огра-оотанный нар нс выпускается в конус, а поступает в особый промежуточный резервуар бб, называемый ресснвером Рессивер (в переводе на русский язык— приемник, или сборник) обыкновенно представляет из себя грубу значительной длины и диаметра, которая состоит из 2-х частей и помещается внутри дымовой коробки. Из этого сборни ка или рессивера отработавший в первом цилиндре пар поступает в золотниковую коробку второю цилиндра который называется нилннлрои пилкою цюленнл и обык новепно располагается с левой стороны. Из золотниковой коробки пар поступает внутрь цилиндра, совершает и нем свою работу и’затем, через пароисходящее окно, ни ходит в конус в и далее в атмосферу.
Для того, чтобы при впуске пара из рессивера в л» вый цилиндр, давление пара в рсссивере не падало граи
и изменялось возможно меньше, об'ем рессивера стар.потея делать больше и обыкновеннфделают его равным обсем\ цилиндра низкого давления.
При таком устройстве паровой машины паровоза, конечно, можно получить более значительное расширение пара, и. например, если пар поступает в малый цилиндр с давлением в 10 атмосфер и паровоз работает с отсечкой, равной 0,5 хода поршня, то в конце хода поршня пар, впущенный в правый цилиндр, будет занимать об‘ем в 2 раза больший, чем в момент отсечки и, следовательно, его давление будет в 2 раза меньше, т.-е. 5 атмосфер. С этим давлением пар переходит из правого цилиндра в рессивер и из него в золотниковую коробку левого цилиндра.
При работе в левом цилиндре с той же отсечкой=0,5 хода поршня, пар еще раз подвергается расширению, увеличивает свой об'ем еще в 2 раза и, теряя во столько-же раз свое давление, выходит в конус с давлением около ‘72=2,5 атмосферы.
Таким образом, в паровозе с простой машиной, при работе пара в цилиндре с отсечкой 0,5 хода, давление пара надает с 10 до 5 атмосфер и достигается расширение пара только в 2 раза, при системе-же компаунд при гой-же отсечке давление пара за время его работы в обоих цилиндрах падает с 10 до 2,5 атмосфер и достигается расширение пара в 4 раза.
Но, как нам известно, величина работы паровой машины зависит от размеров цилиндра и от того давления, с которым пар впускается в цилиндр. Поэтому, если давление пара, впускаемого в правый цилиндр, будет, например, в 2 раза больше, чем давление пара впускаемого в левый цилиндр, а диаметры поршней правого и левого цилиндра останутся одинаковыми, то работа правого цилиндра будет и 2 раза больше, чем левого.
Вследствие такого неравенства работы, паровоз не будет иметь плавного хода и ход его будет извилистый, т. к. правая сторона будет двигать паровоз сильнее, чем левая. Чтобы взбежать этого и уравнять работу правой и левой машины, диаметры цилиндров паровозов компаунд делаются неравными, и диаметр лево! о цилиндра, т.-е. цилиндра пи iKoi о давления, в паровозах компаунд делают больше, чем диаметр правого.
Постараемся выяснить—во сколько же раз надо делать |.н в!.1й цилиндр больше правого. Паровозы без пере! рева-н !я работают без слишком значительных потер!, на кон-к псацню и мятие пара, начиная с отсечек от 0,25—0,3 и iiiiic. Нели бы мы захотели построить такой паровоз компаунд, чтобы работа правой и левой машины была равна upii :* । вх наименьших юпускаемых отсечках, то при давле
нии пара в котле от 10 .то 15 атмосфер помощью простых вычислений об'ема пара в конце хода поршня малого цилиндра, мы найдем, что отношение об'емов правого цилиндра к об'ему левого цилиндра должно быть равно от 1:3 до 1:3,7. Но постановке такого левого цилиндра, который был бы в 3,7 раза больше правого, препятствует и недостаток места на паровозе по габариту и громоздкость такого цилиндра. Поэтому, для паровозов компаунд принять отсечку, равную 0,3 хода поршня, за нормальную отсечку нельзя, и обыкновенно паровозы компаунд строятся таким образом, что нормальной отсечкой для них принимается отсечка около 0,5 хода поршня, которая и больше соответствует требующейся от паровоза работе при средних условиях. Но при отсечке=0,5 давление пара при выпуске его из правого цилиндра получается в 2 раза меньше, чем было при впуске, и если бы оно оставалось таким-же и в рессивере, то площадь левого поршня достаточно было-бы сделать только в 2 раза больше, чем площадь правого поршня Однако, при проходе по рессиверу, вследствие трения пара о его стенки, давление пара еще несколько падает и поэтому площадь поршня левого цилиндра приходится делать неровно в 2 раза больше правого, а несколько больше. Так, на паровозах нормального русского типа площадь левого поршня делается в 2,13 раза больше, чем правого, на паровозах серии Ш приблизительно в 2.4 раза больше, а на некоторых американских паровозах площадь левого поршня делается в 3 раза больше, чем площадь правого.
Надо, однако, всегда твердо помнить, что работы правой и левой машины паровоза компаунд бывают равны между собой только при той отсечке, которая была принята нормальной при постройке паровоза. При изменении же степени отсечки равенство работ правой и левой машины нарушается. Действительно, при отгечках. меньших нормальной отсечки пар подвергается в правом цилиндре большему расширению и давление пара в конце хода поршня будет меньше, чем при нормальной отсечке, поэтому пар перейдет в левый ци линдр с меньшим давлением и потому работа лсшчо иилин tpa б\ iem пеньте, чем работа правою цилин.ipa. При ошеечца.1 хи больших нормальной отсечки, наоборот, расширение пара в первом цилиндре будет меньше, и, значит,больше будет т<» давление, с которым пар перейдет из правого цилиндра в рессивер и левый цилиндр и потому работа летай нилинцш б\ tern больше, чем работа принта.
Индикаторная диаграмма паровозов компаунд, Соотно шение между величинами работы правого и левого пи ит i ров в паровозах компаунд при разных отсечках стано вится более наглядным и ясным при рассмотрении ин чика
торной диаграммы паровоза компаунд. Так как в паровозах компаунд свежий пар поступает только в один малый цилиндр и затем последовательно расширяется сначала в малом, а потом в большом цилиндре, то теоретически, пренебрегая возможными потерями, работу обоих машин паровоза компаунд можно принять равной работе такой простой одноцилиндровой машины, у которой об'ем цилиндра будет равен об'ему большого цилиндра паровоза компаунд, а отсечка равна отсечке в его малом цилиндре.
В самом деле, предположим, что мы имеем такую одноцилиндровую машину и условимся для простоты рассуждений, что она работает без сжатия. При давлении свежего
пара— По и отсечке=л'\ индикаторная идеальная диаграмма такой машины будет <i Hi i е ж а (чертеж 185).
Если мы разобьем площадь этой диаграммы на две равные части ч а ж а и ж в i г/' ж, го мы получим индикаторную диаграмму машины компаунд, у которой об'емы правого и левого цилиндра пропорциональны величинам вж (объем малого цилиндра) и еж (об'ем большого цилиндра), и работа которой равна работе нашей простой машины. В правый цилиндр такой машины компаунд впускается свежий Пар давления По при отсечке аб. Впущенный пар расширяется до точки в и далее выпускается в рессиверс тав-iciiiicM ///>. Диаграмма работы этого цилиндра будет, а 6 и ж н.
В левый цилиндр впускается уже но свежий пар из к.ила, а пар из ресснвера, отработавший в правом цилиндре i давлением Ир и отсечкой жи. От точки в до точки i пудст происходить расширение пара и далее он будет выхо-1Н1|> через конус наружу с давлением Ис. Диаграмма работы
пара в этом большом цилиндре будет ж в i ,i е ж. В нашем примере мы брали машину без сжатия, но то же самое будет и при наличности сжатия.
Обыкновенно обем малого цилиндра берут равным не же, а равным ж2 в3, т. е. несколько меньшим. При этом, конечно, теряется небольшая часть работы с., показанная на чертеже штриховкой, но она не велика и для сохранения ее не стоит увеличивать величину цилиндра.
Величина отсечки в правом и левом цилиндрах. До сих пор, говоря о паровозах компаунд, мы предполагали, что отсечка в большом цилиндре равна отсечке малого цилиндра. Но если мы обратимся к диаграмме паровоза компаунд, то заметим следующее: величина отсечки левого цилиндра же и давление в рессивере Ир находятся между собой в непосредственной зависимости. Если мы на диаграмме возьмем какое либо другое давление в рессивере, напр., ///),, которое будет меньше прежнего давления Пр, то тогда и линия же опустится вниз и займет положение ж, «р при чем жх будет больше же.. Но линия же изображает величину отсечки в левом цилиндре п, значит, при уменьшении давления в рессивере отсечка в левом цилиндре должна увеличиваться. Если же мы возьмем давление в рессивере Пр>, которое будет больше Ир, то линия же займет положение Ж1 «•-*, т. е. отсечка уменьшится.
Точно также и обратно, если мы увеличим отсечку в большом цилиндре с «ж до ж}, т. е. если мы будем расходовать левым цилиндром больше пара, го давление в рессивере должно будет упасть с IIр до Прх. Если же мы не увеличим, а уменьшим отсечку в большом цилиндре с чж до «, ж.„ то давление в рессивере, а следовательно, и в правом цилиндре во время выпуска должно будет увели чивагься до Пр.,. Вследствие увеличения давления в правом цилиндре в период выпуска, в этом цилиндре появится так называемый „обратный удар пара" и работа малого цилиндра будет тормозиться. Чем меньше будет отсечка в левом цилиндре, тем больше будет давление в рессивере и тем больше будет торможение поршня малого цилиндра. Это дсйстви тельно и наблюдается на практике и, наир , при опытах с нормальными товарными паровозами (сер. О) выяснилось что при отсечках меньше 0,4 правые цилиндры почти ш давали работы, а при отсечках 0,2 развивали даже больше ю отрицательную, т. е. вредную, работу. Все эти явления гот час исчезли, когда увеличили отсечку в большом цилиндре
Таким образом, степень отсечки в большом цилиндр» имеет очень большое значение, так как она влияет на в* личину работы каждого из цилиндров и на величину напрме ной потери работы правой машины. Теоретически наименьшая потеря в работе будет при условии, что огсечкл в больших
1 I
цилиндре E——, где fi есть отношение оо ема правого ци линдра к об‘ему левого цилиндра. Но это справедливо только при том условии, что при переходе пара по рессиверу из одного цилиндра в другой пет никакой потери давления пара. В действительности же, подобно потере давления в регулярной трубе, такая потеря давления есть и в рессивере и, как показали опыты, она увеличивается с увеличением скорости движения вследствие увеличения трения пара о стенки рес сивера. При увеличении скорости движения паровоза, давление в рессивере падает, потому и отсечка в левом цилиндре при этом должна делаться больше.
Таким образом, раз существует потеря давления в рессивере, то наименьшая потеря работы будет не при отсечке - п , а при какой то большей отсечке Е = Е>т (см. черт. 185). Поэтому, во избежание потери работы в малом цилиндре, отсечка в большой цилиндре должна быть вообще больше, чем отсечка в малому цилиндре и при том она должна быть тем больше, чем больше скорость движения паровоза. По правилу, предложенному профессором Боррисом, _
при отсечке в правом ци- I ^Х
лиидре, равной 0,4, отсеч- I \
ку в левом цилиндре надо \ X делать равной 0,5 и вооб- \ X. ще отсечку в большом ци- X.
лиидре надо делать на 10—15° о больше, чем в малом. --------- —"а
Из изложение! о вид-
но, что величина давле- м JS(.
ния пара в рессивере име- <,н'
ег очень большое значе-
ние, влияя на распределение работы пара между цилиндрами. Величина давления в рессивере увеличивается с увеличением отсечки в малом цилиндре и уменьшается с увеличением отсечки в большом цилиндре.
На чертеже 186 показано, какой вид имеют индикаторные диаграммы правою и левого цилиндров паровоза компаунд, которые для наглядности соединены вместе па одном чертеже.
Особенности устройства кулиссных механизмов паро-возов компаунд. Так как отсечки в правом и левом цилиндре паровозов компаунд должны быть различны, то и кулис-< т.н механизмы этих паровозов должны быть устроены ыким образом, чтобы при отсечке 0,4 в малом цилиндре, в большом цилиндре получилась отсечка 0,5 и ч тобы вообще
отсечка в большом цилиндре была на 10 —15° о больше, чем в малом. Для того, чтобы достигнуть этого, поступают следующим образом:
1) При кулиссе Стефенсона и Аллана делают кулиссные подвески разной длины и, наприм., при кулиссе Стефенсона с открытыми тягами делают кулиссную подвеску левой стороны длиннее правой приблизительно на ’/то часть длины кулиссы. Благодаря этому, при повороте перево шого рычага на один и тот же угол, левая кулисса опускается ниже правой и отсечка в большом цилиндре для переднего хода паровоза получается больше.
2) При кулиссе Джоя, с той же целью левую кулиссу при насадке поворачивают несколько вперед относительно правой кулиссы, благодаря чему при езде передним ходом отсечка в левом цилиндре получается больше, по зато при езде задним ходом—происходит обратное явление.
3) Кулиссные механизмы Вальшерта (Гейзингера) по большей части делают одинаковыми для левой и правой стороны, а нужной разницы в отсечках в малом и большом цилиндрах достигают увеличением того плеча I/// переводного вала, которое соединяется с кулиссной тягой левой кулиссы (черт. 178) и изменением длины соединяющей их подвески I/./. При таком устройстве отсечка в левом цилиндре будет больше как при переднем, так и при заднем ходе паровоза, а при положении рычага на 0. оба камня располагаются в центре вращения кулиссы.
Особенности конструкции паровозов компаунд. Условия конструкции и работы паровозов компаунд заставили при бегнуть на этих паровозах к устройству целого ряда особых приспособлений и приборов, совершенствующих и регулирующих работу. Некоторые из этих приборов являются полезными и для паровоза простого действия и получили всеобщее распространение, другие же npt дставляют исключительно принадлежность системы компаунд. К числу последних приборов принадлежат, между прочим, приборы для трогания паровоза с места, к числу же первых надо отнести предохранительные клапаны Реккура, байпасы разных систем и модераторы.
Трогание поезда с места при паровозах компаунд. При остановке поезда на станции может случиться, что движущий и кулиссный механизм паровоза расположатся таким образом, что оба паровпускные окна в одном цилиндре окажутся закрытыми золотником. Если мы имеем паровоз с простой машиной, то благодаря насадке ведущих кривошипов правой и левой стороны под углом 90' друг к другу в дру том цилиндре, одно из паровпускных окоп обязательно бу дет открыто и паровоз тронется с места этой t короной. В паровозах компаунд в этом отношении дело несколько
осложняется. Действительно, в паровозах компаунд большой цилиндр начинает работать только тогда, когда пар, отработавший в правом цилиндре, перейдет в рессивер и из него в левый цилиндр. Значит, трогание паровоза компаунд с места может происходить только при помощи правого цилиндра. Но если при остановке паровоза парораспределительный механизм его расположится таким образом, что золотник правого цилиндра закроет оба паровпускные окна, то пар, поступающий из котла в золотниковую коробку правого цилиндра, не будет в состоянии попасть в правый цилиндр и паровоз ие будет в состоянии тронуться с места.
Рс ее и вер
Черт. 1S7-a.
Для избежания такого неудобства на паровозах компа-ун 1, приходится устраивать особые дополнительные приборы, позволяющие, в случае надобности, впускать свежий пар непосредственно в большой цилиндр, т.-е. минуя малый цилиндр, и приводить паровоз в движение давлением пара на поршень левого цилиндра.
Такое приспособление можно сделать так, что оно бу-( г работать не только при случае трогания паровоза с ме-< га, но явится полезным и при следовании паровоза по большему под'ему, увеличивая силу тяги паровоза впуском свежего пара в большой цилиндр.
Таких приборов для трогания паровозов компаунд с места имеется несколько, и мы опишем здесь лишь главнейшие lice эти приборы можно разделить па 3 главных категории:
гнездом ( . Клапан 1>
Черт. 1S8.
1) Приборы, которые работают автоматически и только при трогании с места.
И) Приборы, которые работают автоматически, когда степень отсечки пара увеличивается выше определенной величины.
III) Приборы, которые приводятся в действие от руки машиниста и начинают работать по его желанию.
Прибор Борриса. Представителем приборов первой категории служит прибор Борриса, который устраивается таким образом (черт. 187): между рессиверной трубой и золотниковой коробкой левого цилиндра вставляется чугунная коробка I. внутри которой помещается клапан 7» с при обычной работе паровоза отжимается от своего гнезда давлением пара в рессивере и занимает положение, указанное на чертеже 187-а. Стержень Д, на котором насажен клапан />, имеет на некоторой своей части заточку, а гнездо, в котором движется этот стержень, имеет два отверстия К и ;/».
При открытии регулятора, при трогании с места, давления пара в рессивере еще нет, и свежий пар поступает из котла по отдельной трубке через отверстие А в кольцевое пространство, вокруг заточки стержня клапана, давит на этот стержень и заставляет его вместе с клапаном /> передвинуться по направлению к седлу Г и закрыть выход из коробки I в рессивер. В тоже время от передвижения стержня клапана открывается отверстие >Л‘ и свежий пар через это отверстие про ходить внутрь коробки 1, а из нес в золотниковую коробку левого ци линдра и в левый цилиндр. Левый цилиндр начинает работать свежим паром и паровоз трогается с места.
Но как только паровоз тронется с места, то начнет ра ботать и правый цилиндр, и отработавший в правом ци линдре пар перейдет в рессивер. Вследствие этого давление в рессивере повышается и находящийся в рессиверс пар дави г на клапан /> и последний, благодаря значительной своей площади, вместе со своим стержнем отжимается о своего гнезда и занимает положение, указанное на чертеж» 187-а. Вследствие передвижения клапана /» и ei о стержня
отверстие Я»' перекрывается толстой частью стержня, и действие прибора прекращается.
Таким образом.
этот прибор при тро-гаш,и с места автоматически впускает свежий пар в левый цилиндр и в то же время разъединяет л е в у I о зол о т н и к о в у ю коробку от реселлера, ие давая возможности свежему пару проникнуть в рессивер. При трогапьи с места, когда нужда во впуске свежего пара в левый ци-л индр миновала, прибор Борриса автоматически же прекращает доступ свежего пара к левому цилиндру, и паровоз начинает работать, как обыкновенный паровоз компаунд.
Так как при этом приборе правый цилиндр никогда не бывает сообщен с конусом и атмосферой, то паровоз, снабженный прибором Борриса, никогда не может работать, как паровоз с простой машиной.
Прибор Линднера. Представителем приборов 2-й категории. т.-е. приборов, которые начинают работать автомати
Чгрт. 189.
чески при увеличении степени отсечки выше определенной величины, является прибор Линднера. Устройство этого при-бора состоит в следующем (черт. 188): к золотниковой коробке большого цп пшдра проведена особая трубка я тиа
метром около 38,3 м м, по которой свежий пар из крестовины регуляторной трубы, или из правей золотниковой коробки, может поступать в золотниковую коробку левого цилиндра. На этой трубке устанавливается кран I, пробка которого при водится во вращение особой тягой, соединенной с тягой переводного рычага. Пустотелая пробка крана .1 (черт. 189) имеет 3 отверстия А, А» и Аз, а корпус крапа 2 отверстия Ай и А->.
Пробка крана .1 поворачивается в своем гнезде вместе с началом передвижения переводного рычага, но если ры-
чаг устанавливается на отсечку пара меньше 0,72, то пробка крана I поворачивается лишь настолько, что его отвер стия 6'1, А? и Аз не совпадают с отверстиями Hi и А-> в корпусе крана и пар не проходит через крап I
Если же отсечка становится более 0,72 хода поршня, то кран поворачивается уже несколько больше, так что какие-либо два из отверстия А, А* и Аз совпадут с отверстиями Ai и А> в корпусе крана и свежий пар через кран I пройдет по трубке в золотниковую коробку большого цилиндра и оттуда пройдет в левый цилиндр и начнет дави гь на его поршень, приводя его в движение.
При трогании паровоза впере l с отверстием Д1 в корпусе крана совпадает отверстие крана А\, а с отверстием А? трогании паровоза назад с Ai
Черг. 190.
совпадает отверстие А’-.». При совпадает отверстие А?, а с A-j совпадает отверстие Аз.
Но свежий пар, поступивший через трубку в левую золотниковую коробку, пойдет из нес не только в окна левого цилиндра, по (см. черт. 188) пойдет и в рессивер. Из рессивера этот свежий пар попадет в исходящее окно пра вого цилиндра под правый золотник и из под золотника направится через открытое в эго время для выпуска пара переднее окно в правый цилиндр. Попав в правый цилиндр свежий пар станет давить на нерабочую сторону его порш ня, оказывая противодействие его движению и гормо и по с те шее. Чтобы устранить тормозящее действие пира, иона
гающего из рессивера в правый цилиндр, во внутренних полках золотника малого цилиндра устраивают дополнительные отверстия /»' и /» (черт. 190). Если при трогании паровоза с места паровпускные окна малою цилиндра окажуш-r.i закрытыми для впуска пара и паровоз приводится в движение помощью большей о цилиндра, то пар из рессивера. поступая под золотник правого цилиндра, пойдет отсюда не только в одну сторону малою цилиндра через открытое для
I
Черт 191.
выпуска окно, по пойдет также и на другую его сторону через другое отверстие. Вследствие этою поршень малого ци пнира будет уравновешен давлением свежего пара как на || шу его сторону, так и на другую, и действие противодавления будет уничтожено.
Отверстия Л’ и Л’ делаются шириною около 6,3 мм и дтиной около 19 мм. Хотя при нормальной работе правого цп шидрз отверстия Л и Л и будут несколько мешать пра
вильности парораспределения и рабочий пар будет попадать с одной стороны цилиндра па другую, но так как отверстия /! не велики и находятся над впускными окнами в то время, koi да золотник находичся возле своего среднего положения и значит, движется быстро, то влияние этих отверстий на правильность парораспределения во время работы паровоза является незначительным.
Если же. наоборот, при трогании паровоза с места паровоз стоит в таком положении, что кривошип правой стороны расположен вверх или вниз от горизонтальной линии и одно из паровпускных окон малого цилиндра открыто, а окна большого цилиндра будут закрыты, то паровоз приводится в движение помощью малого цилиндра.
Так как при закрытых паровпускных окнах левого цилиндра пар не может войти из левой золотниковой коро ки внутрь цилиндра и сдвинуть поршень, то впуск его в золотниковую коробку в это время не только не приччо сиг пользы, но, наоборот, является вредным, так как пар будет проходить в рессивере и. попадая под правый золотник, бу чет проводить торможение поршня правого ци линдра.
Поэтому в приборах Линднера устраивается еще одно приспособление, прекращающее поступ свежего пара в золотниковую коробку левого цилиндра в то время, когдазо лотник закрывает его паровпускные окна. Приспособление эго устраивается так (черт. 191). Трубка от крана Линдне ра, подводящвт свежий пар, присоединяется к стенке золотниковой коробки против среднего окна золотникового зеркала на высоте приблизительно равной половине высо ты рамки золотника.
Стенка золотниковой коробки в том месте, где присоединяется трубка /« от крана Линднера -елаечея несколько толще и с внутренней стороны тщательно прострагивается. На продольной-же стороне зологниловой рамки левого зо-чотника, с боку, укрепляется медная пластинка У, которая плотно пригоняется и пришабривается к выстроганному месту стенки золотниковой коробки.
Длич1а этой пластинки выбирается таким образом, что бы при движении пластинки I/ вместе с золотниковой рам кой, впускное отверстие А’трубки от крана Линднера закрывалась и открывалось одновременно с открытием золотником паровпускных окон: как только левый золотник начнет о г крьчвать какое-либо окно для впуска пара тотчас-же и шча стинка И открывает отверстие А и свежи й пар входиi i золотниковую коробкуг и поступает в левый цилиндр. Когда же золотник произведет отсечку пара, то одновременно за крывастся пластинкой 1/ и отверстие А и впуск евгжччь пара в золотниковую коробку прекращается.
После того, как паровоз тронется с места, машинист обыкновенно несколько подтягивает переводный рычаг к середине, отчего степень отсечки уменьшается, кран Линднера
автоматически закрывается и поступление свежего пара в золотниковую коробку левого цилиндра прекращается.
Из схемы прибора, июбражемной на чертеже 188, ясно, что паровозы, снабженные прибором Линднера, всегда работают по системе компаунд, и прибор Линднера лишь помогает взятию паровоза с места левым цилиндром и несколько усиливает работу левого цилиндра машины при езде с большой степенью наполнения.
так как в приборе Линднера свежий пар подводится по трубке небольшого диаметра, то для заполнения паром лево го цилиндра, рессивера и пространства по обе стороны малого поршня, требуется довольно значительный промежуток
времени Поэтому паровозы с краном Линднера обыкновенно берут поезд с места нс сразу, а только после некоторого промежутка времени, что, конечно, особенно неудобно для пассажирских поездов. Кроме того, при расстройстве или неправильности сборки частей прибора паровоз сильно дергает
Черт. 192
при взятии с места.
По этому же принципу, как и кран Линднера, устроен прибор Коломенского завода.
Прибор состоит из цилиндра «, укрепляемого на передней крышке левой золотниковой коробки, в отверстие которого 6 подводится свежий пар из крестовины регулярной трубы (чертеж 192) В цилиндр а входит несколько удли
ненная передняя скалка золотникового штока, на конец которой надевается поршенек г и плотно закрепляется гайкой, шайбой и кованной шпилькой.
Когда машинист спускает переводный рычаг и устанавливает большую отсечку, то ход золотника увеличивается и при приближении золотника к крайним его положениям поршенек t начинает открывать отверстие б и впускать свежий пар в цилиндр п и из него в золотнш ивую коробку. Длина поршенька г выбираемся таким образом, чтобы отверстие б
для впуска свежего тара начинало открываться только при отсечке не меньше 0,5.
Для прохода лара и4 цилиндра а в золотниковую коробку в грунд-буксе 7 устраиваются сквозные отверс~ия. Такие же отверстия устраиваются и в самом поршеньке /, для того, чтобы пар мог проходить из передней части ци
линдра а в заднюю его часть. Передняя часть цилиндра и закрывается гайкой ж, отвернув которую можно легко осмотреть или вынуть поршенек i. Конструкция прибора очень проста и он требует мало ухода и ремонта. Необходимо только тщательно наблюдать за плотностью укрепления пор-
Черт. 193 и 191.
шенька ? на золотниковой скалке, так как при расстройств» этого укрепления правильность впуска пара поршеньком на рушается и паровоз начинает сильно дергать.
К приборам 3-и катеюрни относятся приборы, действую щие не автоматически, а лишь по желанию машиниста. К этой категории относятся приборы Маллета, Лульца, Емель
«нова. Корнвалийский клапан и клапанный прибор Петрова. При помощи этих приборов паровоз в любой момент и при всякой отсечке может быть переведен работы по системе компаунд на простую машину или обратно
Прибор Маллета имеет следующее устройство (черт. 193 и 194) Распределительная коробка заключает в себе ни линдр 6, внутри которого находятся три поршня в, г и л, насаженные на одну общую скалку. В теле цилиндра б имеются 3 ряда окон с, ж и з. Окна е соединяются с трубой, I ведущей к конусу, окна ж соединяются с паровой грубой, подводящей отработанный пар из малого цилиндра, а окна .1 с рессиверной трубой. Перемещением поршней «, t и i вдоль цилиндра б достигается соединение отверстий ж лиоо с отверстиями с, либо с з.
При положении, указанном на чертеже 193, отработанный пар из малого цилиндра через отверстие ж входит внутрь цилиндра б и отсюда через отверстие а поступает в рессивер, а оттуда в левый цилиндр паровоза. Попасть в отверстие е пар не может, тяк как путь его закрыт поршнем в. При таком расположении поршней, паровоз работает, как компаунд При положении же поршней «, г и я, указанном на чертеже 194, пар из малого цилиндра через отверстие ж входит в цилиндр б и через отверстие е уходит в конус и в атмосферу. В рессивер через отверстие з пар попасть не может, I так как поршень i преграждает ему путь. Если в это время через отверстие « впустить внутрь прибора свежий пар, то । он через отверстия з пойдет в рессивер и левый цилиндр, и паровоз начнет работать, как паровоз с простой машиной.
Так как сдвинуть с места все 3 поршня в, г и я от ру-I ки машиниста трудно, то передвижение их обыкновенно производится при помощи пара. Для этого к распределительной коробке а прилита малая коробка /г, в которую подводится но трубке свежий пар. В теле коробки /* устроены три отверстия л, и и и (см. черт. 194), перекрываемые золотником о, прилив которого при нужном положении золотника о, закрывает также и отверстие ч, служащее для впуска свежего пара в цилиндр 6'. Отверстия ./и// особыми трубками соеди-пены с задней и передней стороной цилиндра б, а отверстие •/ соединено с атмосферой. Золотничек о перемещается от руки машиниста и позволяет пустить пар либо под поршень к либо под поршень д. При положении золотничка, указанном н<1 чертеже 193, пар из коробки к через отверстие по особой трубке поступает под поршень в и двигает его вперед до положения, указанного на чертеже. Пространство кс между поршнем i и крышкой цилиндра б в это время • оеднпяется своей трубкой с отверстиями п и м и с агмо-< ферой.
При перемещении золотника о в положение., указавши на чертеже 194, для доступа свежего пара откроется отвер стие «, пар пройдет в цилиндр я под поршень д и передвинет все три поршня в положение, соответствующее работе простой машиной- В то же время прилив золотничка о откроет отверстие и. и свежий пар будет поступать в цилиндр б, а из него через отверстие з в рессивер и левый цилиндр.
Во избежание пропуска пара поршнями, последние или снабжаются кольцами или же заливаются бабитом и тщательно притачиваются по цилиндру б. Однако, достигнуть и придерживать вполне плотную пригонку поршней яоволыи
Черт, 19о.
трудно, и пропуск пара парораспределительными поршнями прибор*» Маллета является одним из существенных его не до статков.
Вторым недостатком этого прибора, как и других по добных ему, является то, что пар, проходя по кольцевым камерам коробки с и окнам цилиндра б сил!но мнется i напрасно геряе»' часть своей энергии.
Если при следовании с поездом по под'ему, вслеч.ствн тяжести поезда явится необходимым при помощи прибор Маллета увеличить работу машины впуском свежего пара i боЛЬЫОЙ ЦИЛИНДр. ТО руК0>1Т1-V ТЯГИ, ПС 'уЩСЙ К <ОДОТН|1НК'
прибора, надо медленно перевес! и г ее среднее нололнент При ном отверстие для свежего пара откроется не па всю ши рипу, и поступление свежего пара в рессивер будет происхо щть постепенно, вследствие этого паровоз увеличит свой ход не сразу, а также постепенно без дергания и толчков, могущих вызвать обрыв поезда.
При движении поезда под уклон без пара прибор М <л лета надо держать на простую машину, что надо сдекнь перед закрытием регулятора пока в парораспределительной коробке прибора еще есть пар.
Чтобы при этом нс произошло дергания паровоза, переводной рычаг надо предварительно подтянуть ближе к центру.
В том же положении, т. е. на простую машину,должен оставаться прибор Маллета и при контр-паре.
Вообще, для устранения подергиванья паровоза, при переходе от работы по системе компаунд на простую машину надо такой переход производить не спеша и осторожно. Надо, прикрыв регулятор на малый клапан, перевести прибор в нужное положение и затем постепенно увеличить от крытие регулятора.
.И.чех в ан i\, что ijh/iu пошла в холоцнкч и нагретом сасшо-.nutu будет различна, проверку нравнлъшн'-ши прибора Маллета надо нрпнлво [инн, обнлашельно в то вреди). ко) /а паровоз наго цинги НО I пиро к
Прибор инженера Емельянова (чертеж 1951 устроен по юй же идее, как и прибор Маллета, но по конструкции несколько проще последнего. Прибор состоит из чугунного корпуса а, внутри которого находи гея цилиндр б. Пространство между телом корпуса и внутренним цилиндром разделено на отдельные камеры. Камера /» соединяется с исхо дящей трубой малого цилиндра, а при помощи отверстий i соединена с внутренним пространством цилиндра 6. Камера II соединена с рессиверной трубой и также сообщается с внутренним пространством цилиндра б, при помощи окон • Задний конец цилиндра б открыт и выходит в камеру JI, переходящую в трубу, ведущую к конусу. Внутри цилиндра <> движутся 2 поршня в и i отлитые за одно целое. При положении поршней, указанном на чертеже, пар, отработав шин в паровом цилиндре, через окна д поступает в ци-шндр б и отсюда через окна е и камеру II уходит в ресснвсрную трубу и далее в левый цилиндр, г. е. при ыком положении йоршпей паровоз работает по системе компаунд.
Для того, чтобы надежнее избежать пропуска пара порции й к камеру Л/ и в конус, задний конец цилиндра б имеет уч ।уи «, образующий седло для поршня «, который опира-I-ин на л о седло, как клапан, и прижимается к нему давлением пара, находящегося между поршнями в и t.
Если далее, посредством привода из будки, машинист передвинет оба поршня вперед и поршень t переместится в переднюю часть цилиндра, то поршень в расположится между окнами i и е и отделит эти окна друг от друга При таком положении поршней пар, выходящий из правого цилиндра через камеру /•' и окна t будет проходить внутрт цилиндра я, а из него в камеру I/ и дальше в конус. В то же время свежий нар, при помощи не показанного на чертеже клапана или крана, связанного с тягой, ведущей в будку машиниста, будет поступать через отверстие п в камеру U и из нее в рессивер. При таком расположении поршней в и i паровоз будет работать, как паровоз с простой машиной.
Для тою, чтобы при этом, вследствие случайною про пуска пара поршнем / из пространства меж ту поршнями в конец // цилиндра б, поршни под давлением этого пара не стремились передвинуться обратно в положение, указанное на чертеже, передний конец 11 цилиндра б особой трубкой, проходящей по верху прибора и нс видной на чертеже, соединяется с камерой Ч и пар, случайно прошедший в простран ство между поршнем Г и крышкой цилиндра, выходи, по этой трубке в камеру V и дальше в конус и атмосферу Поршни в и /, во избежание пропуска пара, могут снабжаться кольцами или же наплавляться бабитом и притачиваются по цилиндру б.
Вообще прибор Емельянова проще прибора Маллета, а при работе по системе компаунд, устройство выступа <> лучше обеспечивает прибор от пропуска пара поршнем « в ко нус. Однако, и в этом приборе, как и в приборе Маллета. пар на своем пути должен проходить через целый ряд камер и окон и, вследствие этою, теряет часть своей энергии.
Очень большое сходство с прибором Емельянова имеет прибор Дульца. Устройство его таково (черт. 196).
К корпусу прибора а подводятся 3 грубы, одна от малого цилиндра, другая к рессиьеру и третья к конусу. Труба е от малого цилиндра соединяется с внутренней камерой при борц труба от рессивера соединяется с камерой ж, а труба от конуса с камерой а. Внутри цилиндра « движется двой ной поршень fa, который перемещается от руки машиниста Передний поршень в значительно шире заднего поршня б и имеет в средней своей части выточку. В камеру прибор;. ? посредством особой трубки подводится свежий пар. Во избежание произвольного передвижения поршня бв, всле i ствие пропуска им пара в какой-либо один конец цилиндра ", в крышках цилиндра устроены отверстия, в которые вставляется своими концами трубка w (показанная на чертеж» пунктиром), которая и сообщает между собой оба конца ци линдра </. Благодаря этой трубке, давление в обоих ночи ।
цилиндра и поддерживается всегда одинаковым и поршень бв уравновешивается.
При положении прибора, указанном на чертеже 196, пар, отработавший в малом цилиндре, через трубу е проходит во внутрь цилиндра а и, проходя оттуда в камеру «, выхо-гит далее в конус и атмосферу. В го же время свежий пар излкамеры / через выемку переходит в камеру w и отсю-
Чг>рт. 1!И»
да направляется в рессивер и большой цилиндр. Таким образом, при указанном на чертеже положении прибора, паровоз работает, как паровоз с простой машиной.
Если же машинист переведет поршень 6п в другой конец цилиндра, то поршень 6 расположится между отверстием, ведущим в камеру ./ и трубой е, а поршень «, переместившись в переднюю часть цилиндра, откроет доступ отрабо-ывшему в правом цилиндре пару, из трубы с в камеру •>/<• и далее в рессивер и левый цилиндр. При таком расположении прибора паровоз будет работать, как компаунд.
При установке поршня 6в на средине его хода бу ют работать только малый цилиндр, так как приток как свежего пара, так и отработанного пара к большому цилиндру в и ом случае будет совершенно прекращен. К сожалению, конструкция прибора Дульца не гарантирует от пропуска пара поршнем бв при его разработке.
Корнвалийский клапан устроен по той же идее, как и прг юры Мал Irra, Дульца и Емельянов!, но вместо ПОрш
ней в этом приборе изменение направления пара совершается помощью клапана, К кожуху или коробке прибора (черт. 197) подводятся три трубы: 1) пароотводящая от малого цилиндра, 2) рессиверная и 3) труба к конусу. Внутри коробки может передвигаться от руки машиниста пустотель-пый клапан J, имеющий в средней своей части отверстие «. которое при всех положениях клапана всегда остается соединенным с отверстием «, соединяемым с трубкой от малого цилиндра.
Внутри коробки неподвижно укреплены 4 седла »„ /л, ?4, иа какие либо два, из которых может опираться клапан Л, в том или другом своем крайнем положении. Каждые два седла соединены между собой ребрами е и имеют направляющие отростки о, между которыми и движется клапан А. При положении клапана, изображенном на чертеже 197, он
своим задним краем опирается на седло ?i и своей срединой на седло ?2, не давая возможности пару из малого цилиндра пройти в заднюю камеру, соединенную с трубой, ведущей к конусу. В то же время через отверстие « и в и через внутреннюю полость клапана .1, а также и вокруг пего пар из малого цилиндра поступает в переднюю камеру, соединенную с рес сиверной трубой; и оттуда через рессивер идет в левый ци линдр. При таком положении клапана—паровоз работает, как компаунд.
Если же машинист передвинет клапан в переднее по ложение, изображенное на чертеже 198, то клапан передней своей частью сядет на седло ?3 и ?4 и закроет путь пару от малого цилиндра в переднюю камеру и из нее в рес сивер и одновременно откроет выход для этого пара в за i того камеру и из нее в конус. В то же время при помощи
тяги, соединенной с рычагом, откроется кран М и через него свежий пар из паропроводной трубы поступит в камеру и далее в рессивер и левый цилиндр.
При таком положении клапана паровоз будет работать, как паровоз с простои машиной.
Корнвалийский клапан прост по своей идее и по конструкции, не имеет поршней и колец, легко передвигается от руки машиниста, так как является вполне уравновешенным и не имеет больших плоскостей, давление пара на которые надо было бы преодолевать.
Однако, этот прибор имеет весьма существенные недостатки притирка клапана одновременно к 2 седлам является затруднительной, между тем как под действием протекающего пара плотность соединений быстро нарушается. Как самый клапан, так и его седла и направляющие представляют собой части неправильной формы и при том сравнительно легкие и гонкие, поэтому под действием перемен температуры эти части несколько коробятся, отчего плотность соединений в местах прилегания клапана к седлам еще более нарушается.
Кроме тою пар, проходя через прибор, сильно мнется и теряет часть своей энергии.
Клапанный прибор инженера Петрова, схематически изображенный на чертеже 199, состоит из чугунного корпуса и, внутри которого находятся два распределительных клапана '» и «, насаженных на два отдельных стержня н и л. Сбоку корпуса имеется прилив для помещения клапана, служащего । ля впуска в прибор свежего пара. Стержни и и л соединены меж ту собой при помощи двух рычагов рычага первого
Черт. |!Н.
рода .w и рычага второго рода /г. Оба эти рычага соединены между собой тягой о.
Клапан i для впуска свежего пара соединен с гягой о при помощи рычажка п.
В корпусе прибора и имеются 3 отверстия ,z, и ж. Отверстие i соединяется с пароисходящей грубой от малого цилиндра, отверстие г с рессиверной трубой, ведущей к большому цилиндру, и отверстие ж с трубой, ведущей к конусу. Кроме этих труб, имеется трубка, подводящая к прибору свежий пар и-i крестовины паропроводной трубы.
В тяге <> имеется прорез //, в который входит конец рычажка п.
Рычаг .и, при помощи переводной тяги, может передвигаться ог рычага, находящеюся в будке машиниста.
Действие прибора заключается в следующем:
При показанных на чертеж», положениях клапанов, клапан б закрывает вход пара в трубу ж, г. е. в конус, а клапан открыв вход в трубу г, т. е. в рессивер и левый цилиндр, остается в верхнем положении. Пар от малого цилиндра проходит внутрь прибора и уходит в рессивер. Машина паровоза будет работать по принципу компаунд. В это время клапан ? для выпуска свежею пара закрыт.
Но, если при помощи рычага, находящегося в будке машиниста, рычаг и будет повернут около сво ей оси, то клапан о приподнимается и пар ил малого цилиндра напра вится в трубу ж и далее в конус. В то же время клапан в под влиянием перемещения рычага к оп\ -стится и закроет вход пара в трубу <\ т. е. в рессивер и большой цилиндр. При этом рычажок « сна
чала скользит в прорезе тяги о. а затем тяга о захватывает конец этого рычажка и опускает его вниз. Вследствие этого открывается клапан i и свежий пар через отверстие « направляется в трубу с, т.-е. в рессивер и далее в большой цилиндр. При таком положении прибора паровоз будет ра ботать, как паровоз с простой машиной
Чтобы можно было переводить клапан под давлением пара, рычаг, имеющийся в будке машиниста, должен иметь достаточно большое плечо, чтобы, нажимая на него, машинист легко мог поднять тот или другой клапан с ею с» 1ла,
но когда клапан хоть немного приподнимется с своего места, то дальнейшее поднятие его будет совершаться уже свободно, так как он окажется разгруженным. Закрытые же клапаны плотно прижимаются к своему седлу давлением пара. Каких либо собачек или задержек для ведущего к прибору рычага в буткс машиниста не требуется, так как они только могут мешать клапанам садиться па седла.
Весь прибор устанавливается на кронштейне, прикрепляемом снаружи дымовой коробки ниже ее оси гак, чтобы он не мешал смотреть машинисту на путь.
Преимуществами этого прибора надо считать то, что оба клапаны его действуют независимо друг от друга и при работе паровоза по той или другой системе только один из них лежит на своем гнезде, прижимаясь к нему давлением пара. Кроме того, пар в этом приборе не разбивается на несколько струй, а проходит одним потоком через широкие отверстия клапанов. Вследствие этого, пар меньше мнется и не теряет своей энергии.
Предохранительные кла паны. Размеры правого и лево-го цилиндров в паровозах компаунд, как было выше указано, подбираются наиболее подходящими для определенной степени отсечки, соответствующей обычной работе па ровоза. Но, если по услови-
ям профиля пути паровозу при- Черт. 200
дстся работать с большей отсечкой, то отработанный в малом цилиндре пар будет поступать в рессивер и из пего в большой цилиндр с большим давлением и, значит, работа левого цилиндра будет юлее работы правого, а излишнее давление в рессивере монет даже тормозить работу правого цилиндра. Для избежания этого па рессиверной трубе, или на золотниковой коробке левого цилиндра ставится предохранительный клапан (черт. 200),
Как только давление в рессивере поднимается выше установленного, клапан открывается и давление пара в ресси-нере падает.
При действии приборов для троганья с места, когда паровоз работает, как паровоз с простой машиной, в левый цилиндр поступает свежий пар. Для того, чтобы давление пара в золотниковой коробке левого цилиндра не было при этом слишком высоким, труоки, подводящие свежий пар клевому цилиндру, делаются небольшого диаметра и подбираются так, чтобы давление в золотниковой коробке не превышало 5 атмосфер. Если же давление пара окажется почему либо больше, то тот же предохранительный клапан выпустит часть пара
и давление понизится.
Клапаны Рикура. Когда паровоз хвижется с закрытым
регулятором по инерции, то, вследствие продолжающегося
движения поршней, в тот период, когда при езде с паром должен бы был происходить впуск пара в цилиндр, при дви-
жении без пара поршень будет работать, как воздушный насос и будет производить выкачивание остатков пара и воздуха из паропроводных труб и из золотниковых ящиков. Поэтому с той стороны поршней цилиндров, которые соединяются с золотниковой коробкой, происходит разрежение пространства и давление в этой стороне цилиндра становится меньше атмосферного. Но в это время на другую сторону поршня навстречу его движению будет действовать давление атмосферы, которое в период сжатия будет еще увеличиваться и поэтому поршень будет тормозиться. Это явление становится
особенно чувствительным у паровозов компаунд, у которых левый цилиндр делается большего диаметра, вследствие чего паровоз компаунд с трудом двигается без пара даже на уклоне. Кроме того, при движении поршней без пара, цилиндры и кольца поршней, вследствие трения сильно нагреваются и быстро срабатываются.
Для устранения указанных неудобств на паровозах начали ставить воздушные клапаны Рикура. Клапан Рикура состоит из чугунной коробки (черт. 201) и устанавливается на золотниковых коробках обоих цилиндров, а иногда
только на золотниковой коробке одного большого цилиндра. В коробке помещается бронзовый клапан а. Клапан вниз) снабжен твумя спиральными пружинами, опирающимися на
скобу. Наружная пружина облегчает поднятие клапана и уравновешивает его вес, а внутренняя пружина служит для смягчения удара клапана о его седло, при опускании клапана на место.
Ко1да паровоз движется с паром, то клапан давлением пара изнутри цилиндра прижимается к своему седлу и не работает.
Когда же паровоз идет без пара и в золотниковой коробке получается давление меньше атмосферы, то под давлением атмосферного воздуха снаружи цилиндра клапан приподнимается и наружный воздух устремляется внутрь золотниковой коробки, где, во-первых, уравновешивает давление на поршень, а во-вторых, несколько охлаждает цилиндр.
Однако, клапаны Рикура обладают очень существенными недостатками:
1) Всасываемый клапанами воздух при обратном движении поршня выталкивается в конус и увеличивает тягу в топке и образование пара, между тем, как в это время пар не расходуется и потому сгорающее в топке топливо тратится непроизводительно.
2) Вместе с воздухом клапаны засасывают пыль, которая попадает в цилиндры и при движении поршней способствует их износу.
3) Холодный атмосферный воздух, попадая в цилиндры, охлаждает их стенки и вызыва< т при открытии регулятора усиленную конденсацию пара. Кроме того, при этом цилиндры охлаждаются неравномерно и при сложных отливках паровпускных окоп в них легко появляются трудно исправляемые трещины.
Байпасы. Неудобства, происходящие от торможения поршня наружным воздухом при езде без пара, удачнее устраняются устройством так называемых приборов tin перепуска воздуха м га байпасов.
Идея устройства приборов для перепуска возд} ха или байпасов заключается в том, чтобы при езде без пара передний и задний конец цилиндра сообщались бы между собой при посредстве какой-либо трубы и чтобы при движении поршня в цилиндре воздух только переходил по этой трубе с одной стороны поршня па другую и давление на поршень с обоих сторон было бы уравновешено.
Преимуществом этих приборов перед клапанами Рикура является, во-первых, то, чго они не всасывают холодного воздуха внутрь цилиндра, во-вторых, то, что они не увеличивают тяги в топке паровоза при езде без пара и, в третьих, то, что при них устраняется засасывание пыли и песка внутрь цилиндров.
Но, с другой стороны, при езде без пара по длинным viiлогам при байпасах происходит сильное нагревание пере
гоняемого многократно с одной стороны на другую одного и того же количества воздуха, влек)щее за собой нагревание стенок цилиндра и золотников и образование нагара от смазки.
Конструкций байпасов существует несколько.
На чертеже 202 изображена конструкция байпаса, употребляющаяся на паровозах Владикавказской дороги. Прибор, называемый по имени его изобретателя байпасом Мелина, состоит из цилиндра J диаметром около 10,6 м/м, подлине равного приблизительно длине парового цилиндра.
В нижней части этого цилиндра имеются два отверстия 'ь которые сообщаются с паровпускными окнами парового цилиндра.
Во всю длину цилиндра байпаса проходит пустотелый канал в который через отверстие / может поступать пар
Черт. 202.
из рессиверной трубы. При работе паровоза пар из рессивера проходит по каналу « в оба конца цилиндра байпаса и прижимает имеющиеся здесь клапаны ц и д2 к их гнездам. Внутреннее пространство цилиндра .1, между клапанами, при помощи небольшого отверстия е, диаметром около 10 мм., соединено с атмосферой и поэтому давление в этом пространстве всегда равно атмосферному.
Байпас Мелина работает автоматически: когда регулятор паровоза закрывается и паровоз начинает двигаться без пара, го давление в рессиверс понижается и делается меньше атмосферного. В канале в, соединенном с рессивером и в пространствах и «2 цилиндра байпаса также происходит разрежение и давление на клапаны и д.» делается меньше атмосферного. I ак как с другой стороны, т. е. со стороны внутренней части цилиндра байпаса, на эти клапаны дави'1 атмосферное давление, то клапаны ц и г, отжимаются от их гнезд и отходят в пространство а и и.г. Вследствие этого внутреннее пространство цилиндра байпаса I соединяется с
паровпускными окнами парового цилиндра, межд} передней и задней стороной паровою цилиндра устанавливается сообщение и при движении паровоза поршень цилиндра лишь перекачивает воздух с одной стороны цилиндра в другую, а г? золотинкой коробке не происходит разрежения.
По тому же принципу устроен и другой прибор для перепуска воздуха, применяемый на русских дорогах, именно:
байпас Зяблова (черт. 203). Этот прибор также работает автоматически. Устройство и действие его следующее: труба az соединяет паровпускные окна парового цилиндра. По середине этой трубы имеется полая коробка б, в которой помещается двойной поршень вв2. Между двумя дисками его, н и в., сделана кольцеобразная выточка г. При работе паровоза с паром, пар по особой трубке подводится в рубашку коробки д, а оттуда в пространство е под поршень в2, и поднимает его в положение, указанное на чертеже. При этом обе стороны канала, а следовательно, и паровпускные окна правого цилиндра остаются разобщенными, прибор не действует и перепуска воздуха не происходит.
Как только регулятор закроется, то приток пара под поршень в2 прекратиаюя, и под действием своего веса, пор-па ш. опустится вниз, а его выточка г сообщит между собой обе части трубы д, и а2 и, таким образом, установи 1ся возможность перекачиванья воздуха из одной стороны парового цилиндра в другую.
Для смягчения ударов поршня, ня его стержень .? над| вается пружина ж.
Ввернутый в поршень в байпаса стержень а служит дл указания положения поршня и для устранения возможного застревания его в его коробке.
К недостаткам байпаса Зяблова надо отнести следующее
Благодаря неодинаковому расширению при нагревании поршня в и его корпуса и невозможности слишком плотной пригонки поршня к его корпусу во избежание застревания в байпасе Зяблова всегда наблюдается пропуск пара.
Пружины ж часто лопаются.
Черт 2HT.
Кроме того, труба а, /.> увеличивает об‘ем вредного пространства цилиндра, а возможность застревания поршня « в нижнем положении при комтр-паре грозит значительной опасностью.
Байпас Шмидта Этот прибор состоит из чугунной трубы а2 (черт. 204), соедш ьнощей обе половины цилиндра. П< середине этой трубы устроен цилиндрический кран 6.
Когда паровоз работает паром, кран своим отверстием ставится поперек сез, зього капала в ксрпусе прибора и рл зобщает обе половины цилиндра. При етде без пара кр п поворачивается так, что воздух может свободно перегонять) с одной стороны поршня на другую.
Закрытие и открытие- бойит.-: производится или от рук: машиниста, при помощи особой тяги, или автомат) чески
Недостаток байпаса Шмидта заключается и трудности достигнуть нужной плотности крана в коробке, вследствие неодинакового нагревания и расширения крана в корпусе байпаса.
Кроме того, при байпасе Шмидта также, как и при байпасе Зяблова труба «. а увеличивает вредное пространство парового цилиндра.
Что касается ручного привода для байпаса Шмидта, то недостатком его является опасность того, что при езде без пара машинист, в случае надобности в контр-паре, может забыть поставить байпас в надлежащее положение, отчего все действие контрпара сведется к нулю.
Приборы для перепуска воздуха являются полезными не только для паровозов компаунд, но и для паровозов с простой машиной и особенно для паровозов с перегревателями, где они соединяются с клапанами Рикура. Описание таких байпасов будет дано в главе о паровозах с перегревателями.
Модераторы. Так как при движении паровоза без пара увеличение тяги в топке и усиленное образование пара в котле является ненужным и ведет лишь к напрасному расходу топлива, то для уменьшения тяги при езде без пара на паровозах устраиваются особые приборы.
Простейшим прибором этого типа является обыкновенная заслонка или задвижка, устраиваемая на дымовой короб ке паровоза. Когда паровоз начинает двигаться без пара и увеличение давления в котле становится ненужным, машинист открывает заслонку и сообщает дымовую коробку с наружным воздухом. Вследствие этого, разряжение в дымовой коробке уменьшается и, вместе с тем, уменьшается тя-га, а с ней и интенсивность горения топлива.
Однако, такой прибор, несмотря на его простоту, оказывается неудобным тем, что холодный наружный воздух, поступая в топку, вредно влияет на состояние дымо1арных груб и вызывает течь их.
Поэтому, прибегают к устройству более совершенных приборов, называемых модератора.mi. Модератор простейшего вида изображен па чертеже 205 и состоит из чугунной коробки а, устанавливаемой нижним фланцем на фланец пароотводной трубы левого цилиндра. Верхний фланец коробки а соединяется с трубой, ведущей к конусу, а боковой отро-( гок в выходит наружу и оканчивается отводной трубой.
Внутри коробки а находится клапан к, который припомо-iii.ii привода из будки машиниста может поворачиваться около своей оси о и занимать либо положение к либо положение, указанное пунктиром, или какое-либо промежуточное noil ижеч тс.
Когда клапан к занимает положение, указанное на чертеже, го воздух, выкачиваемый из левого цилиндра паровоза,
14 n.ipottot.
273
не попадет в конус, а выходит через боковой отросток к в атмосферу. Когда-же машинист опустит клапан в положение, обозначенное пунктиром, то воздух из цилиндра пойдет в конус и будет производить нужное разряжение и усиливать тягу в топке.
Черт. 205.
При промежуточных положениях клапана, часть воздуха из цилиндра будет выходить наружу, а часть в конус, при чем тяга в топке котла будет ослаблена.
По той же идее устроен и модератор Зябдова, черт. 206, у которого качающийся клапан к заменен золотником который вращается около оси Е на некоторый угол. При вра щении золотника Л он открывает или отверстие трубы, выходя щей в конус, или отверстие трубы Б, направляя воздух или в конус или в атмосферу. При средних положениях золотника воздух проходит и в трубу 3 и в трубу Б—и тяга в толю уменьшается. Во избежание пропуска воздуха золотник J не соединен наглухо с рычагом Г, а насажен на него свободно и прижимается к поверхности своего скольжения помощью пружины.
Коснувшись вопроса о тяге в топке паровоза компаунд надо заметить, что на паровозах компаунд при каждом обо роте колеса получается только два выпуска мятого пара в конус, вместо 4-х, имеющихся у простых паровозов. Поэтомх, можно было-бы думать, что и тяга у паровозов компаун i будет в 2 раза меньше, чем у простых. Однако, в паровозах компаунд об‘ем выталкиваемого при каждом ударе пара и» левого цилиндра больше, чем в простых паровозах, вслед ствие чего разрежение в передней топке не уменьшается
паровозов компаунд и действием
сравнительно с простой машиной. Для того же, чтобы тяга пыла равномерна, об’ем дымовой коробки у паровозов компаунд делают больше, чем у простых паровозов, чем достигают того, что парообразование у паровозов компаунд по-пучается не хуже, чем у простых паровозов, хотя расход пара у них несколько меньше.
Преимуществам недостатки паровозов компаунд. Ознакомившись с устройс приборов и принадлежностей, составляющих их особенность, выясним теперь, какими же преимуществами и не-юстатками обладают паровозы компаунд по сравнению с паровозами с простой машиной.
Преимущества паровозов компаунд сводятся к следующему:
I. Возможность и < м ьзоиа т ъ с н бол ь ш им раетирением пара, что ведет к уменьшению расхода пара и позволяет пользовать-i я паром высокого давления.
В паровозах простого действия без перегрева геля степени наполнения (отсечки) меньше 0,25—0,3 хода поршня почти не приносят пользы, так как при этом паровпускные окна открываются недостаточно и пар сильно мнется и кон-и нсируется и, вследствие этого, его упругость в период впуска сильно понижается. В тоже время, вследствие сокращения периода выпуска, сжатие мятого пара сильно возра-< тает.
Но даже при самой меньшей из допускаемых степеней наполнения (отсечке) равной 0.25 хода поршня, пар в момент отсечки занимает об’ем 0,25 цилиндра, а в конце хода поршня, т.-с. после своего расширения, заполняет весь об‘ем, । е. 10/10 и, значит, расширяется в 10:2,5 раза, т. е. в 4 раза.
При паровозах же компаунд, как было указано, расширение пара в 4 раза достигается при отсечке 0,5 хода поршня, когда пар расширяется сначала в малом цилиндре в 2 раза и зап'м еще раз расширяется в большом цилиндре в
2 раза. При меньших степенях наполнения, понятно, юсти гаются и еще большие степени расширения пара. Таким образом, теоретически одной и той же степени расширение пара можно достигнуть в простых паровозах при отсечке в 0,25, а в паровозах компаунд при отсечке 0,5. Хотя при отсечке 0,5 расход пара в одинаковых цилиндрах будет в 2 раза больше, чем при огсечке 0,25, ио зато па паровозах ком паунд впуск пара производится в один цилиндр, а на простых паровозах в оба цилиндра. Таким образом, расход пара остает ся как будто одинаковым. Однако, на паровозах компаунд, благодаря отсечке=0,5, открытие окна получается больше, чем в простом паровозе при отсечке 0,25, и потому нет та кой большой потери энергии пара, вследствие мятия его при проходе через узкие отверстия и вследствие конденсации пара
Кроме того, на паровозах компаунд при надобности воз можно пользоваться и отсечками меньше 0,5, именно д< 0,25—0,3, и благодаря этому получить еще большее расшир< ние пара, тогда как па простых паровозах без перегревателя отсечка 0,25 является уже предельной и достигнуть расши рения больше чем в 4 раза почти невозможно.
Все эти условия ведут к тому, что расход пара ня еди ницу работы на паровозах компаунд в общем получается меньше, чем в простых паровозах без перегревателя, а потом} меньше получается и расход воды и топлива, т.-е. паровоз! компаунд являются более выгодными.
II Мепьтия потери энергии inip i urn ox.hi.hc ic/iu.7 гн> <. цн л ин яро.г (от конденсации).
Потеря тепловой энергии пара в цилиндрах происходит, как было указано, во-первых, вследствие охлаждения стенок цилиндра, поршневых и золотниковых скалок наружным воз духом и, во-вторых, вследствие внутреннего охлаждения ци линдров. Потеря от наружного охлаждения вообще нс велика и не достигает величины более 1% от всей теплоты, заклю чающейся во входящем в цилиндр пале. В паровозах ж компаунд можно считать, что эта потеря еще меньше, так как правый цилиндр никогда не соединяется с наружным воздухом.
Потеря от внутренней конденсации, как известно, бу де! тем больше, чем больше разница температур пара при впуске и выпуске его из цилиндра.
Поэтому у паровозов компаунд потеря теплоты, вслс 1. ствие внутреннего охлаждения, будет гораздо меньше, т. к. разница температур входящего в правый цилиндр свежею пара и исходящего, отработанного пара, будет меньше, чем в простой машине. Кроме того, теплота, полученная паром от стенок правого цилиндра в период выпуска пара, не про падает бесполезно, т.-к. пар, образовавшийся в это время oi испарения нагретыми стенками конденсационной воны, н
выходит бесполезно в конус, а поступает в рессивер и затем совершает полезную работу в левом цилиндре.
В левом цилиндре конденсация пара также получается меньше, так как пар входит в цилиндр с сравнительно не высокой температурой и разница температур входящего и исходящего пара также не велика. Однако, не надо упускать из виду и того, что самая поверхность левого цилиндра является значительно больше.
Вообще можно считать, что конденсация пара в паровозах компаунд меньше, чем в паровозах с простой машиной.
III. Меныиап потерн пара, воле icnajue пропуска поршней, в наровозаг компа у и i.
Пропуск пара поршнями и золотниками бывает всегда гем сильнее, чем больше разница в давлениях по одну и по другую сторону поршня или золотника. В паровозах компаунд эта разница в каждом цилиндре в общем меньше, чем в простых паровозах, и потому меньше должен быть и пропуск пара поршнями. Кроме того, пар, пропущенный правым поршнем или золотником, не пропадает бесполезно, а идет на увеличение работы левого цилиндра
1\ . Благодаря меньшей разнице давления по обе стороны поршня, поршни, а с ними и весь движущийся механизм паровозов компаунд, подвергаются более равномерному дав-tenum, вследствие чего трения и изнашивания частей механизма юлжпо быть у них меньше.
V. Так как на паровозах компаунч можно достигать значительного расширения пара, не уменьшая чрезмерно степени отсечки пара, то работа кулисстно .иеганнз.ча полу чаете л более правильной и, что крайне лизкпо, уменьшается степень с.пса тип пара.
VI. Вследствие меньшего расхода пара в паровозах компаунд, возможно и размеры их котлов делать несколько меньшими сравнительно с котлами паровозов с простой машиной, работающей насыщенным паром.
Обладая указанными преимуществами, сравнительно с простой машиной, паровозы компаунд имеют и некоторые серьезные недостатки, а именно:
1. Извилистость .го ia паровоза^ вследствие неравенства ратины правою и левою цилиндров. Как было указано, при по-< тройке паровоза компаунд, размеры его цилиндров выбираются так, чтобы работа их была одинакова при определенной нормальной отсечке, например, при отсечке = 0,5 хода поршня.
Но как только степень отсечки пара изменится, то сейчас же нарушается и равенство работ правого и левого ци-.'1ПП троп.
I ели отсечка уменьшается, против нормальной, го пар nt pixoim в рессивер и левый цилиндр с меньшим давлением
и работа левого цилиндра становится меньше. Если огсечкл увеличивается, то пар попадает в левый цилиндр с большим давлением, работалевого цилиндра становится больше.Вследствие получающегося неравенС1ва работ правого и левого цилиндра, движущий механизм той или другой стороны ис пытывает действие большей силы и паровоз начинает вилят» Виляние же паровоза оказывает очень вредное действие как на рельсовый путь, гак и на изнашиванье самого паровоза.
II. При ащженни бел пара в паровозах коанаунблагодари величине левою палитра, полу час шел нзлинте большая, тлш вил-духа, вызывающая напрасный расход топ пива. Однако, этот недостаток, как мы видели, с успехом устраняется устрой ством модераторов.
Ш. Сложность конппрукиин паровозов колшаут. При ДВН жении массивных движущихся частей левого цилиндра, т.-е. золотника, поршня и проч., развиваются значительные сил! инерции, уравновешивание которых является затруднительным. Кроме того, вследствие необходимости устройства на паровозах компаунд различных дополнительных приспособ лений, механизм их значительно усложняется и требует боле тщательного и более сложного ремонта. Бла|Одаря этому и расход на содержание паровозов компаунд, по сравнению простыми паровозами, значительно увеличивается.
Паровозы с 4-мя цилиндрами. Как выше было указано, в 2-х цилиндровых паровозах компаунд работа правой и левой машины бывает одинакова только при известно) определенной отсечке; при малых отсечках работа правой, цилиндра становится больше, чем работа левого, а, наоборот, при больших отсечках увеличивается работа большого ци липдра. Поэтому, с целью достигнуть уравнения работы м шин правой и левой стороны паровоза, а равно и с целью увеличения мощности паровой машины, паровозы компаун 1 стали строить не с 2-мя, а с 4-мя цилиндрами, при чем с каждой стороны паровоза помещается по 2 цилиндра: один ци линдр высокого давления и другой низкого давления.
Из 4-х цилиндровых паровозов компаунд такого типа де начала XX столетия, наиболее распространены были паровозы компаунд системы Воклэпа и затем паровозы системы Таи дем-компаунд.
Кроме того, в течение двух последних 10-тилетий, всле i ствие постоянного стремления увеличить мощность и экош. иичность работы паровозов и добиться от них возможно большой плавности хода, начали строить в большом чисти такие 4-х цилиндровые паровозы, у которых все 1 цилин дра расположены рядом, так что два из них помещ ион внутри рамы, а два снаружи рамы. В зависимости ог рас но ложения их цилиндров и действия поршней на гу или дру гую ось различают 4-х цилиндровые паровозы ншпн л«
Глена, Борриса-Вебба, новый гип Воклэна и другие. Такие паровозы строятся как с машинами системы компаунд, так и с машинами простого действия.
Черт. 207.
Рассмотрим далее в кратких чертах принципы устройства паровозов указанных систем.
Паровозы компаунд системы Воклэна (старый тип), построенные американским заводом Балдвина, имеют с каждой
Черт. ins
с троны по два цилиндра, которые располагаются один над другим и действуют на один общий кривошип. Распределение пара в si их паровозах производится одним общим ци-.iiiii |рическим золотником.
Об'ем большого цилиндра делается до 3-х раз больше, чем об'ем малого. Рессиверных труб у этих паровозов не имеется и роль рессивера играет внутреннее пространство цилиндрического золотника
Д/]Я ПритюКЦ
Вы njCTSHoe.
В П XjC а водьшои
Черт. 209
В БОЛЬШОЕ 1)М5|ИЫ>|'
Bn^CKHQ< ОКНО В И ЦИ ЯннЗр. Дца притоку «.веж^го
Схема расположения цилиндров и распределения пара указана на чертеже 207 и 203. где А—малый цилничр, В большой цилиндр и 3 золотниковый цилиндр.
Черт.
Круглый цилиндрический золотник, черт. 209 и 209-а состоящий из4-х поршней, соединенных водной отливке, движется в цилиндрической втулке, укрепленной в золотниковой коробке. Между двумя средними поршнями тело золотника не имеет никаких отверстий, а между первым и вторым и между третьим и четвертым поршнем имеются отверстия, служащие для прохода пара. Золотниковая втулка (черт. 207 и 209) соответственно устройству цилиндров имеет 7 рядов окон; через два крайние ряда окон а и ж поступает свежий пар из паропроводной трубы. Два вторых ряда окон /7 и е служат тля впуска свежего пара в малый цилиндр. Окна « и i служат для впуска пара в большой цилиндр, а окно < служит для выпуска пара в конус.
Распределение пара в цилиндрах происходит следующим образом (черт. 2С7): при положении золотника, указанном на чертеже, свежий пар через окно е попадает в переднюю часть малого цилиндра .1. где давит на поршень и приводит ею в движение назад. В это время с другой стороны поршня малого цилиндра находится пар, отработавший уже в задней части малого цилиндра, который через окно проходит во внутреннюю полую часть золотника, служащую ресси-вером, и отсюда через окно i посту пает в переднюю часть большого цилиндра и двигает его поршень также назад. В то же время из задней части большого цилиндра мятый пар проходит через окна «, идет снаружи золотника по его впадине и, попадая в окно выходит в конус и далее в атмосферу.
Для увеличения мощности паровой машины паровозов Воклэиа, во время троганья поезда с места или на значительном иод‘еме, пользуются продувательными кранами цилиндров, которые для этого имеют особое приспособление, л именно: оба отверстия продувательных кранов каждого малою цилиндра соединяются между собой трубками, входящими в корпус одного общего крана, пробка которого имеет 3 отверстия (черт. 210). Если пробка продувательного крана при помощи привода из будки машиниста будет установ-|гнл в положении 1, так что отверстия а и е в корпусе крана совпадут с отверстиями 6 и « в пробке крана, то
крав будет работать, как обыкновенный продувательный кран.
При промежуточном положении пробки крана, т.-е. положении II, кран будет закрыт.
Если-же поставить пробки в положение III, т.-е. такое, чтобы отверсгие а совпало с в, и отверстие » совпало с е, то свежий пар с рабочей стороны поршня малого цилиндра через соединительную трубку перейдет в другую сторону поршня и отсюда поступит в большой цилиндр.
Поршень малого цилиндра будет при этом уравновешен давлением на него пара с обе,их сторон, а поршень большого цилиндра будет находиться под действием свежего пара. Так как площадь поршня большого цилиндра больше, чем малого, то и сила паровой машины при этом увеличится.
Ченг. 210.
Оба. поршня каждой стороны в паровозах Воклэна дей ствуют на один общий кривошип и для укрепления концов их штоков, устраивается общий крейцкопф (черт. 253), кот-рый благодаря этому получается очень тяжелым и для сво его уравновешивания требует устройства на колесах очень массивных противовесов, что сильно отзывается на состоянии пути и составляет очеш существенный недостаток этих паровозов.
К недостаткам паровозов Воклэна надо отнести твкже и то, что общий золотник для двух цилиндров не может оди каково хорошо работать при всех отсечках и хорошо работает только при той отсечке, которая при постройке была принята за нормальную (около 0,53—0,56). При малых о -сечках сжатие пара в этих паровозах полх чается слишком большим
Кроме того, работа большого и малого цилиндров одной и той же стороны бывает равна только при определенной отсечке. При изменении отсечки равенство работ исчезает, и при работе паровоза происходит перекашиванье крейцкопфа, влекущее за собой расстройство механизма крейцкопфа и параллелей.
Досадным недостатком является также и то, что свежий пар поступает не во внутреннюю полость золотника, а в пространство между крышками и золотниковым поршнем.
Черт. 211
отчего как постановка крышек, так и золотниковые сальники быстрее расстраиваются.
На чертеже 211 показаны цилиндры паровозов Воклэна мочою пиша. В этом типе все 4 цилиндра расположены в ряд и их поршни действуют на одну ведущую коленчатую ось. Золотников же для этих четырех цилиндров в новом типе Воклэна так же, как и в старом типе, имеется только 2, из которых каждый обслуживает два цилиндра. Отличие и г старого типа Воклэна состоит в том, что в старом типе для каждых двух цилиндров имеется один общий кривошип. В новом же типе каждый поршень действует на свой отдель
ный кривошип, при чем кривошипы двух спаренных цилиндров расположены под углом 180” друг к другу. Такое устройство сделано с целью достигнуть лучшего уравновешивания движущихся взад и вперед масс. Как видно из чертежа 211, в золотниковой втулке имеется так же, как и в старом типе, 7 рядов окон, но назначение их иное. Свежий
пар поступает в цилиндр высокого давления через среднее окно I и распределяется средней частью золотника Я./ по окнам В и [, служащим паровпускными окнами для малого цилиндра. При положении, указанном на чертеже, свежий пар из отверстия /’ входит внутрь кольцеобразного углубления в золотнике и отсюда поступает в заднее паровпускное окно I и далее в малый цилиндр. В то же время из передней
части малого цилиндра выходит отработанный пар. Этот пар через окно /? выходит из малого цилиндра и через отверстие .7 в золотнике входит во внутреннее пространство его, служащее рессивером. Из этого пространства пар через окно а
проходит в заднюю часть левого цилиндра и двигает его поршень назад. В то же время с другой стороны поршня
левого цилиндра мятый пар уходит через окно ж в выточку на поверхности задней части золотника и далее в окно е и в конус. Таким образом, окна « и ж служат паровпускными окнами для большого цилиндра, а окна В и е служат для него паровыпускными и соединяются паропроводной трубой с конусом. Золотник Illlli.IIlP
Черт. ‘213.
представляет собой как бы три золотника, один золотник И1 с внутренним впуском служит для малого цилиндра, а другие два МП и ПР, как цилиндрические золотники с наружным впуском, служат для двух концов большого цилиндра.
Черт. 214.
В паровозах Тчилем-колпаупд (черт. 212) цилиндры расползаются по два с каждой стороны рамы, один за дру-1им, при чем поршни обоих цилиндров имеют один общий шток Как указано на схематическом чертеже 213, в этих паровозах пар, отработавший в правом малом цилиндре, направляется в рессиверную трубу и оттуда в левый большой
цилиндр, а пар, отработавший в левом малом цилиндре, по ступает через рсссивер в правый большой цилиндр. Такая система парораспределения устраивается для того, чтобы без особых осложнений конструкции достигнуть достаточного об'ема рессиверных труб. Если бы пар, отработавший в ма лом цилиндре,требовалось пустить в большой цилиндр той же стороны, то для получения достаточного об'ема рессивера, при малой его длине, рессивср пришлось бы делать слишком большого диаметра, что делало бы конструкцию значительно более сложной. Надо, впрочем, заметить, что и такая кон струкция иногда также употребляется.
Паровозы ,1угиекс-кочна\н i (Ма.иета) представляют со бой сдвоенный паровоз с одним общим котлом, опирающимся на две отдельные тележки, соединенные шкворнем (схемати ческий чертеж 214). Каждая из этих тележек имеет свою паровую машину. Паровые цилиндры одной тележки (обык-новенн » задней) работают свежим паром, а затем отработав ший в них пар по общей рессиверной трубе аб проводится к цилиндрам низкого давления, укрепленным на другой те лежке. Кулиссные механизмы паровых машин обоих тележек связаны между собой и работа малых и больших цилиндров происходит с должной зависимостью и правильностью.
Паровозы системы Маллета имеют много сторонников среди железнодорожных и заводских инженеров как Европы, гак и Америки и по этой системе построен в Америке паре воз, являющийся одним из самых сильных в мире. Сила I яги это! о паровоза почти в четыре раза больше, чем у русских паровозов серии Э. Каждая из двух тележек этого паровоза снабжена пятью спаренными осями и одним бегунком, д большие цилиндры имеют диаметр почти 1066 мм
Черт 215-
I
Схема расположения частей паровой машины паровоза компауд типа ю-Г.ичт (Франция) указана на чертеже 215. Цилиндры высокого давления расположены снаружи рамы и действуют на заднюю спаренную ось. Цилиндры низкого давления расположены между продольными листами рамы, поддымовой коробкой, впереди цилиндров высокого давления и действуют на переднюю спаренную ось, которая сделана коленчатой. Иногда при таких же расположениях ци
линдров, все четыре цилиндра делаются высокого давления, т. е. на паровозе устраивают 4 машины простого действия (система Дру мwn ia—Англия) В паровозах системы де-Глена,
цилиндры высокого и мые друг от друга управляются при помощи одного двойного переводного винта.
В системе паровозов Норриса-Вебба все 4 цилиндра расположены в ряд и действуют на общую переднюю коленчатую ось. Эта система имеет несколько разновидностей: а) система Борриса — ко гда цилиндры низкого давления помещены между рамными листами, а цилиндры высокого давления
низкого давления имеют независи-
парораспределительные механизмы и
не
Черт. 21<>.
снаружи рамы; б) cucate.ua Вебба—когда между рамными ли
стами помещены цилиндры высокого давления, а снаружи рамы помещены цилиндры низкого давления (черт. 216); к) система Монсона—когда все4 цилиндра—высокого давления и, наконец, г) система Адриатик—в которой все 4 цилиндра также действуют на одну ось, но расположение их таково, что оба цилиндра высокого давления расположены с правой I-гуроны паровоза, один снаружи рамы, другой внутри. Цилиндры же низкого давления таким же образом расположены с левой стороны паровоза.
Парораспределительные механизмы на паровозах этих шпон устраиваются различно, или каждый цилиндр имеет с вой особый кулиссный механизм, независимый от других, при чем конструкция паровоза выходит очень сложной, или устраиваются только две кулиссы, из которых каждая об-служивает 2 цилиндра и т. и.
весьма mhoi ими положительными качествами, но слабым местом этих, во всех других отношениях отличных систем, является дважды изогнутая коленчатая ось для внутренних цилиндров. Трехцилиндровые паровозы прусских ж. д. в отличие or четырехцилиндровых имеют простую лишь в одном месте изогнутую ведущую ось, которая весьма надежна в работе и сравнительно дешева и проста для исполнения. Сила тяги при трогании с места, развиваемая трехцилиндро вым паровозом, значительно больше, чем у двухцилиндровой машины одинаковой мощности. Уравновешивание масс тоже значительно благоприятнее. Парораспределение внутреннего цилиндра совершается при помощи промежуточного шатуна, связанного с парораспределительным механизмом наружного цилиндра. Этот тип настолько хорошо зарекомендовал себя на деле, что в Пруссии, Саксонии и Бадене все новые товарные паровозы строятся ныне только трехцилнндровыми.
Трехцилиндрового же типа предполагается выпустить и новый русский паровоз серии ДЛ.» разрешенный к постройке в ближайшие годы.
ГЛАВА XV.
Борьба с конденсацией пара, перегретый пар и особенности его работы, новейшие усовершенствования и идеи устройства паровых машин паровозов.
Борьба с конденсацией пара. Как было указано в главе XI, потеря силы пара в водопроводе и цилиндрах паровоза, вследствие конденсации, достигает 25%, а при неолаго-приятных обстоятельствах увеличивается даже до 60о г того количества пара, которое впущено в цилиндр. Естественно, поэтому, что забота об уменьшении конденсации пара составляет одну из важнейших задач паровозостроения и таковое должно достигаться всеми доступными средствами.
Такими средствами к уменьшению конденсации могут служить:
13п-не/)сы.г, применение к паровым машинам паровозов принципа расширения пара последовательно в нескольких цилиндрах, т.-е. применение системы компаунд, благодаря которой уменьшается разница между температурой пара входящего в цилиндр в период впуска и температурой пара, выходящего из цилиндра в период выпуска. Вследствие ж<-уменьшения разницы между этими темпера гурами умеш шается и конденсация.
Вторым средством борьбы с конденсацией яв шстся ы щита стенок цилиндров от охлаждения при помощи изоляции
их дурными проводниками тепла, т. е. асбестом, войлоком, деревом и проч. Защита от холода и обогревания с генок п фовозных цилиндров устройством, так называемой, паровой рубашки, которое имеет большое применение в постоянных паровых машинах, па паровозах по большей части не применяется в виду необходимости слишком большого расхода пара для обогревания рубашки и вследствие сложности всего устройства. Поэтому, на большинстве паровозов цилиндры обычно изолируются только при помощи прокладки слоя вышеуказанных изолирующих материалов и обязательного покрытия цилиндров обшивкой, создающей как-бы изолирующую воздушную рубашку.
Наконец, третьим, самым действительным средством борьбы с конденсаиней является употребление на паровозах перегретого пара, который ныне и получает повсюду все большее применение. В виду важности вопроса о применении на паровозах перегретого пара и особенностях его применения, рассмотрим далее этот вопрос несколько подробнее.
Перегретый пар и его особенности. Как нам известно из 1-й части настоящей книги, в паровозах обыкновенно пользуются таким перегретым паром, который образуется путем дополнительного нагревания сухого насыщенного пара при отсутствии воды и при предоставлении этому пару возможности свободно увеличивать свой об'ем. Такой перегретый пар отличается от насыщенного пара, имеющегося в котле, главным образом, значительно высшей температурой и меныпей плотностью, хотя и имеет одинаковое с насыщенным паром давление. В то время как насыщенный пар, при каждой определенной температуре имеет вполне определенное давление или, иначе говоря, давление насыщенного пара вполне зависит от его температуры, температура пара перегретого совершенно еще ничего нс говорит о его давлении и при одном и том же давлении перегретый пар может иметь разные температуры, в зависимости от степени его перегрева.
В каждой единице об’ема насыщенного пара всегда находится от 10 до 15/о влаги, захваченной из воды в котле при выделении из нес пузырьков пара. При дополнительном нагревании насыщенного пара и обращении сю в пар перегретый, эта влага также обращается в пар, отчего об‘ем пара увеличивается. Увеличение об‘ема пара происходит сив и благодаря тому, что отдельные частицы пара расширяю щя и занимают больший об‘ем. Вследствие указанных причин, плотность перегретого пара меньше плотности насыщенною пара и связь между его частицами меньше, чем между частицами насыщенною пара. Благодаря этому, пе-p< i ретый пар легче, жиже, подвижнее и проворнее насыпи иною пара и обладает гораздо большей текучестью, т.-е.
большей способностью проникать и проходить через всякого рода отверстия и неплотности.
Кроме указанных, свойств ре >ре ты й пир обладает еще одним очень ценным свойством, именно: он не коплепснрхетсл т.-е. не обращается в воду до тех пор, чока сю температура от охлаждения не хпалет in темпериту ры насыщенною пари, имеющего то же давление, и только лишь после этого перегретый пар обращается в насыщенный и начинает конденсироваться.
Необходимая степень перегрева пара. Последнее свойство перегретого пара и вызвало его быстрое и широкое применение на паровозах. Действительно, если взятый из коала паровоза пар будет перегрет в перегревателе до такой степени, что он не обратится в насыщенный пар до конца своего расширения в цилиндре и начала выпуска в конус, то, очевидно, конденсации в цилиндре не будет, потеря на конденсацию исчезнет и расход пара па каждую лошадиную силу уменьшится. Уменьшение расхода пара в свою очередь вызовет уменьшение расхода воды и топлива, а мощность парового котла,.при прежних его размерах,станет значительно большей и позволит увеличить или скорость поезда или его состав.
Наблюдениями было установлено, что на сохранение каждого процента пара, теряющегося от конденсации, требуется перегревать пар приблизительно на 6°, и т. к. обыкновенно на конденсацию расходуется до 20—25”/< всего пара, идущего в паровую машину, то. следовательно, для устранения конденсации надо перегревать насыщенный пар на 20 или 2j, умноженные на б, т.-е. на 120 или 150 градусов. Например, если давление насыщенно) о пара в котле равно 13 атмосферам, то его температура должна быть, как известно (см. таб. гл. I), 192°. Чтобы этот пар не конденсировался в цилиндрах, его надо нагреть еще от 120° до 150° и, таким образом, при давлении в котле--13 атмосфер, температура перегретою пара должна быть около 192-J-120 = 312° и даже до 192(150 =342”.
Так как вместе с увеличением перегрева пара нс только устраняется конденсация пара, по приобретаю гея и другие ценные свойства и вообще работоспособность перегретого пара возрастает, то, конечно, перегрев пара же л а гелыю поднимать и выше указанных цифр, настолько эго возможно.
Однако, перегреву пара выше 350—360” являются уже серьезные препятствия, во-первых, в виде значительного усложнения конструкции и содержания частей паровоза при слишком большом перегреве, а во-вторых, в отсутствии смазочных веществ, способных выдержать темпера гуру вы ше 350—360° без разложения. Поэтому, при рабом- парово 292
за с перегревателем, с одной стороны, надо всемерно стремиться к большему перегреву, но, с другой стороны, отнюдь не следует переходить предела 350 -360°, т. к. превышение этой температуры грозит серьезными повреждениями паровоза.
Надо при этом заметить, что применение перегретого пара на паровозах, д 1вая большую выгоду, вследствие устранения конденсации пара в цилиндре, все же вызывает несколько большую потерю энергии пара в паропроводе, и падение давления пара на пути от регуляторной головки к золотниковому ящику бывает больше, чем при работе насыщенным паром. Происходит это потому, что элементы перегревателя и его парособирательные коробки представляют собой значительное добавочное сопротивление для прохода пара. Добавочное же сопротивление вызывает и добавочную потерю энергии и потому потеря давления на пути от регу-ляторной головки до золотника в паровозах с перегревателями должна быть больше. Но указанная потеря с избытком уравновешивается той выгодой, которая приобретается с устранением конденсации.
Французские инженеры считают, что устройство на паровозе перегревателя, увеличивая его вес от 3 до Г’/о и его стоимость от 4 до 5°/о. в то же время позволяет увеличить мощность паровоза от 10 до 20°/» и достигнуть экономии топлива до 10—15'’; о.
Необходимо, однако, всегда помнить, что наличие на паровозе нере/ревашелп отнюдь не нек.ночаеш волдюжноеши образовании в нировы.е нилин ipa.r конденсационной во (ы и онииодъ не уменьшает • оллюжнос/нн новре.мс (ении во юн цианндровыл' крышек и самим ни л ни дров. Наоборот, в паровозах с перегревателями, надо бояться воды даже больше, чем на паровозах без перегревателя. Дело в том, что в паровозах с перегревателями (особенно с перегревателями Шмидта и других подобных систем) при открытии регулятора, расположенного перед элементами перегревателя, в котле происходит значительное падение давления пара. Это происходит потому, что пар, раньше чем попадет в цилиндр, должен наполнить значительный об'ем элементов перегревателя. Благодаря падению давления пара в котле, происходит бурное вскипание воды и она в значительном количестве увлекается вместе с паром в перегреватель, не успевает там сразу обратиться в пар и, в виде воды, попадает в цилиндры паровоза.
Поэтому, во избежание повреждения крышек и цилии-а.ров. а равно излома дышел и пальцев кривошипов, при об-< (уживании паровозов, оборудованных перегревателями, следует быть особенно осторожным и принимать следующие меры:
I. При стоянках в депо или под поездом продувательные краны следует держать всегда открытыми
При этом из цилиндров будет вытекать вся вода, которая сконденсировалась на стенках цилиндров и труб или скопилась в элементах перегревателя, вследствие пропуска регуляторного клапана.
II. Прежде чем трогаться с места после стоянки, следует немного приоткрыть регулятор на 30—40 секунд, чтобы прогнать через открытые краны стекающую воду и прогреть цилиндры.
III. В холодное зимнее время необходимо возможно чаще продувать цилиндровые и золотниковые краны в пути.
IV. Не следует держать высокий уровень воды в котле, так как при высоком уровне воды, бросание ее при открытии регулятора усиливается.
V. По тем же соображениям изменение величины открытия регулятора следует производить возможно осторожнее, чтобы не вызвать бросание воды в цилиндры.
VI. Необходимо тщательно следить за исправным состоянием и правильным открытием отверстий пробок продувательных кранов паровоза и за правильностью их приводов.
VII. Необходимо следить за исправным состоянием пирометров, так как исправный пирометр, при бросании воды в перегреватель, немедленно укажет машинисту на падение перегрева, вследствие присутствия воды в перегревательных трубах, и на необходимость прикрыть регулятор и открыть продувательные краны.
То обстоятельство, что при значительных остановках в пути в паровозах с перегревателями происходит попадание в цилиндры значительного количества горячей воды из котла, которая затем удаляется через краны и, значит, теряется даром, делает применение паровозов с перегревателями наиболее выгодным при работе с поездами, имеющими короткие и редкие остановки, т.-е. с поездами скорыми и курьерскими, при которых все преимущества перегрева пара и удается использовать наилучшим образом.
Особенности работы паровозов перегретым паром. В отношении прочих потерь пара при работе в паровой машине, перегретый пар также отличается особенностями по сравнению с насыщенным паром.
Так как перегретый пар обладает меньшей плотностью и гораздо большей текучестью по сравнению с насыщенным паром, то он легче проходит через отверстия паровпускных окон и гораздо меньше страдает от мятия его при проходе через узкие щели и отверстия. Так как вместе с тем псро-грезый пар меньше боится конденсации, то все эго вмеси-позволяет при работе перегретым паром пользоваться мель шими отсечками пара. Благодаря этому, паровоз, р.нюгаюшии
перегретым паром, везет поезд при всех отсечках с одинаковой выгодой в смысле утилизации пара и дает возможность легче приспособляться к всевозможным условиям работы.
В то время как паровозы без перегревателя не могут сколько нибудь экономно работать при отсечках меньше 0,25—0,3 хода поршня, паровозы с перегревателями свободно идут с поездом даже при отсечках в 0,1. При отсечках 0,25— 0,4 паровозы с nepei ревателями обыкновенно развивают уже свою наибольшую силу тяги, допускаемую по сцеплению, а при отсечках выше 0,4 обыкновенно уже начинается буксование паровоза, так как развиваемая цилиндрами движущая сила превосходит силу сцепления колес с рельсами.
Что касается потери пара вследствие утечки, то понятно, что благодаря большей текучести перегретого пара при обычной конструкции частей паровозов, работающих насыщенным паром, эта потеря при перегретом паре должна бы быть больше. Однако, соответствующим изменением и усовершенствованием конструкции частей паровоза, могущих пропускать пар, указанная опасность устраняется и потеря от утечки в паровозах с перегревателями, благодаря лучшей их конструкции, не больше, если даже не меньше, потери от утечки в паровозах, работающих насыщенным паром. Особенности конструкции паровозов с перегревателями будут указаны в последующих главах, при описании конструкции отдельных частей паровозов. Из приборов же, уже описанных выше, необходимо остановиться лишь на приборах для перепуска воздуха или байпасах, которые в паровозах с перегревателями должны иметь некоторые особенности.
Байпасы паровозов с перегревателями. Так как при работе перегретым паром температура цилиндров бывает значительно выше, чем при насыщенном паре, то при закрытии регулятора байпас под действием поршня должен перепускать с одной стороны на другую воздух, нагретый до значительно высшей температуры, чем при паровозах, работающих насыщенным паром. Благодаря быстроте и многократности перекачиваний одного и того же количества воздуха, особенно в быстроходных паровозах, воздух нагревается еще более и его юмпература поднимается выше тех 360°, которые, как предел, допускает температура вспышки смазочных масел, которыми смазываются поршни и золотники паровозов с перегревателями. Вследствие превышения указанной предельной температуры происходит разложение масла в цилиндрах и золотниках, отчего последние покрываются плотным, трудно отделимым слоем нагара, перестают правильно работать и выгода применения перегретого пара исчезает.
Указанное обстоятельство заставило принять меры к охлаждению того воздуха, который остается в цилиндрах и
перекачивается через байпасы, для чего воспользовались, вышедшими было из употребления с применением байпасов, клапанами Рикура, и стали вновь применять их одновременно с байпасами. С указанной целью клапаны Рикура несколько меньшего размера устанавливаются или на цилиндре байпаса, или отдельно на парособирательных коробках перегревателей.
Примером первой конструкции может служить байпас Мениске, установленный па паровозах, построенных Коломенским заводом, который соединяет в себе вместе и байпас и клапан Рикура. Этот прибор представляет из себя трубу а
Черт. 21!>.
(черт. 219), которая соединяет обе стороны парового цилиндра. По концам трубы а устроено по одному клапану б.
Каждый из клапанов 6’, при помощи пружины и давления пара в цилиндре, прижимается снизу к своему гнезду.
Байпас приводится в действие не автоматически, а от руки машиниста при переводе переводного винта. Для этого на переводном валу кулиссного механизма насажен рычаг, снабженный двумя зубцами е и е. Один из этих зубцов приводит в действие байпас при переднем ходе паровоза, а другой при заднем ходе.
Работа прибора начинается автоматически тогда, когда рычаг перемены хода почти совершенно спущен и лишь немного не доходит до своего крайнего положения, что в паровозах с перегревателем имеет место только при закрытом регуляторе.
При движении паровоза без лара переводной винт по особой отметке на указательной рейке устанавливают так, чтобы соответствующий зубец е уперся в нажимной ролик ж и отодвинул его вместе со всей рычажной системой ш> направлению вперед. При этом оба клапана б откроют си верстия из цилиндра в перепускной канал прибора а и воз дух начнет перекачиваться поршнем с одной стороны цилиндра на другую.
При совершенно полной выкладке переводного ниш i зубец е заскочит за ролик ж и клапаны опяiь закроют бай
пас. Такое положение рычага является необходимым при гроганьи паровоза с места. Хотя при дальнейшем подтягиванья рычага перемены хода, после троганья с места, зубец е снова надавит на ролик ж и снова отожмет его вместе с тягой вперед, но при работе с паром клапаны о уже не откроются, т. к. давление пар) из цилиндра не позволит этого и перемещение ролика ж передается лишь пружине з, которая и сожмется. Эта пружина расчитана гак, что при работе без пара она не сжимается и преодолевает сопротивление клапанов, но при работе с паром она уже не может преодолеть давление пара на клапаны и, чтобы допустить перемещение ролика ж. она сжимается сама.
Указанный на чертеже клапан и представляет собой клапан Рикура, который действует, как обыкновенный клапан Рикура и подает в канал а байпаса некоторое количество холодного воздуха, охлаждающего воздух, перекачиваемый байпасом. Благодаря этому устраняется слишком большое нагревание перекачиваемого воздуха и предотвращается возгорание смазки.
Подобную же конструкцию имеют и байпасы, устраиваемые Харьковским заводом. Главное их отличие от байпасов Мейпеке состоит в расположении клапанов, стержни которых у байпасов Харьковского завода расположены не вертикально, а горизонтально, а также в том, что они приводятся в дей-
ствие не от переводного впита, а помощью чага, действующего от руки машиниста.
Как выше сказано, иногда клапаны Рикура ставятся не па самом байпасе, а отдельно на парособирателыюй коробке перегревателя. Таким образом, например, установлены клапаны Рикура на паровозах Владикавказской дороги (черт. 220). Клапанов устанавливается два, no 1 с каждой стороны паровоза. Корпус клапана Рикура <t, при помощи промежуточного патрубка укрепляется на верхней поверхности парособирательной коробки таким образом, что отверстие клапана соединяется с камерой этой коробки,
предназначенной для насыщенного пара. Часть прибора, в которой помещается
отдельного ры-
Черт. '220.
клапан 6, выхо-
дит наружу через стенку дымовой коробки и засасывает воздух с уровня верхней части котла, где он бывает несколько чище и более свободен от пыли, чем внизу около цилиндров. Для увлажнения струи воздуха, засасываемого клапаном Рикура, и лучшего охлаждения паропровода и цилиндров к клапану по трубе « подводится пар из котла па-pi во.-а. При шкрытии регулятора, под давлением наружного
воздуха, клапан 6 поднимается вверх, нажимает на хвосто вик д малого клапана /• и открывает проход из трубки к внутрь корпуса клапана. Тогда нар из котла через трубу и клапан t начинает поступать в пространство л и оттуда через сопло ж внутрь прибора. Здесь пар смешивается с воздухом, всасываемым клапаном б и, попадая в паропровод, производит нужное охлаждение и увлажнение. В указанной конструкции имеется как будто то преимущество, что воздух берется из более высокого и чистого слоя атмосферы и, поступая через клапан не прямо в байпас, а сначала в элементы перегревателя, несколько охлаждает их, предохраняя от излишнего нагревания и несколько нагревается и сам и входит в цилиндры паровоза уже не слишком холодным. Однако, с другой стороны является опасение, что, поступая в одну половину парособирательной коробки, имеющей сложную форму, холодный воздух неравномерно охлаждает ее и может вызвать в ней появление трещин.
Все приборы для перепуска воздуха, однако, выполняют свое назначение только отчасти, в виду недостаточных их размеров. Эти размеры должны были бы быть равными размерами паровых каналов; так, при расчете каналов принимается во внимание определенное падение напряжения, основа-ное на расчете скорости движения пара. Законы перемещения воздуха при холостом ходе поршня совершенно те же, что и для пара, и потому в узких каналах и клапанах получаются слишком большие скорости. Поэтому ныне за границей стараются или увеличивать площадь перепускных каналов, делая ее от 1/12 до J g площади поршня, или использовать для уравнения давления самые паровпускные каналы, что и достигается следующим образом.
Диски цилиндрического золотника устроены скользящими по их штоку. При работе паровоза свежий пар раздвигает их до упоров на штоке, так что они принимают свое нормальное положение. Как только свежий пар закрывается, оба диска распределительного золотника остаются в своем крайнем положении, а оба канала, ведущие к паровым тру бам, остаются открытыми и, таким образом, давление по обе стороны поршня уравнивается. Конструкция эта страдаез тем недостатком, что диски распределительного золотника при новом впуске свежего пара ударяются с слишком большой силой о свои упоры на штоке, благодаря чему это полезное усовершенствование до сих пор не получило реального применения в жизни. Устранение этого недостатка устранило бы необходимость всех многочисленных клапанов с их сложными автоматическими выключателями и дополни тельными клапанами.
Если бы удалось усовершенствовать и привести в жизнь указанную конструкцию, то исчезла бы потеря работы зеле i
ствие повышения или понижения давления в цилиндре, i разные и горячие газы не засасывались бы в цилиндр, а повреждения от засасывания холодного воздуха через дополнительные клапаны гоже исчезли бы. Эта конструкция, кроме того, имела бы то преимущество, что перевозка холодного паровоза в составе поезда производилась бы с наименьшим сопротивлением. Для этой цели не приходилось бы больше сжимать дышла, и сопротивление создавалось бы только трением поршней о стенки цилиндра, так как золотники стояли бы неподвижно.
Общие недостатки золотникового парораспределения и попытки их устранения. Распределение пара даже самыми современными цилиндрическими золотниками дает все же не вполне удовлетворительное парораспределение, особенно при малых отсечках. Главнейшие недостатки этого распределения сводятся к следующему.
1) Паровпускные окна открываются и закрываются недостаточно быстро, отчего при начале впуска происходит мя-гие пара и потеря его давления, а при выпуске происходит торможение выхода пара.
2) При малых отсечках полное открытие окон слишком незначительно.
3) Все периоды парораспределения достигаются одним общим золотником и являются связанными один с другим, гак что изменить один из периодов, не изменяя другого, невозможно, и иногда, улучшая один период, приходится ухудшать другой.
4) Паровпускные окна служат не только для впуска в цилиндр свежего пара, но и для выпуска из цилиндра отработанного пара. Поэтому, паровпускные окна попеременно го нагреваются свежим паром, то вновь охлаждаются отработанным паром, вследствие чего, при впуске пара, получается значительная начальная конденсация.
Указанные недостатки не могли, конечно, остаться незамеченными паровозными конструкторами и для устранения их было предложено много более или менее удачных конструкций усовершенствованных парораспределительных механизмов; некоторые из них с полным успехом и применяются на постоянных машинах. На паровозах же, благодаря сложности конструкции и неблагоприятным условиям работы машины, большинство указанных механизмов пока устраиваюсь лишь в виде опыта и распространения не получило. Отсылая интересующихся этим вопросом к специальным статьям и сочинениям,*) мы ограничиваемся здесь описанием лишь
) Например, хотя бы к прекрасной книге профессора Н. И. Карта-пн nt Jl.ipoiioтыс парораспределительные механизмы”, изд. К- Л. Риккера. lit (pin рад, 1911 г., in коюрой между прочим почерпнуто мною много де-|.Игй H.HTniimcro 1рул<1.
.вух из указанных попыток, имеющих действительное реальное значение, именно описанием машин с клапанным парораспределением и машин, работающих прямым током пара.
Клапанная машина Ленца. Довольно значительное число паровозов с клапанным парораспределением системы Ленца было построено Ганноверским паровозостроительным заводом в Германии. Схема устройства этого парораспределения указана на чертеже 221. Золотника обычного типа в этих па ровозах не имеется, но вместо золотника в золотниковой коробке цилиндра устроено 4 чугунных клапана г/, из которых
2 крайние служат для выпуска пара и 2 средние для впуска пара Стержни клапанов снабжены вращающимися рол п кам и о, которые соприкасаются со штоком в. Шток в движется вне род и назад под действием обыкновенного кулиссного ме л'янизма (Гспзингера или Аллана), заменяя собой золотники гую рамку. Па штоке сделаны 4 симметрично расположенных кулачка или выточки. Когда ролики 6 соприкасаются со ш iо ком « в той его части, где нет кулачков, то клапаны сидя! на своих гнездах. Когда-же при передвижении штока « ши какой-либо из ротиков ь подходят один из кулачков /, то кулачек приподнимает этот ролики вверх, а вместе с роликом приподнимается и его клапан а. Вследствие этого, смотря п< назначению этого клапана, открывается отверстие мя iniyci i или выпуска пара. Для того, чтобы клапаны не от.кп чалпег oj
своих гнезд давлением пара из цилиндра, они делаются уравновешенными и опираются на свои седла как нижней, так и верхней кромкой, а для того, чтобы клапаны сильнее прижима лись к своим гнездам и действовали безотказно, стержень каждого из клапанов снабжается пружиной в. Все части парораспределительного механизма, за исключением самых к тапанов, лежат вне парового пространства в особо плотно закрываемом от пыли и грязи ящике и легко доступны для осмотра даже па ходу паровоза.
Кроме того, клапаны для впуска работают независимо oi клапанов для выпуска, отдельные периоды работы пара в цилиндрах не связаны между собой одним золотником, а <оотвегствующим расположением кулачков >, начало и про юлжительность каждого из этих периодов может быть отрегулировано, как угодно.
Клапаны располагаются или так, как указано па чертеже ' Ч, или могут быть расположены иначе. Например, впускные клапаны могут располагаться вверху цилиндра и выпускные внизу цилиндра. Иногда клапаны располагаются не вертикально, а горизонтально и т. д.
По описанной идее было построено Ганноверским завоюй сначала лишь несколько паровозов в виде пробы, которые и были выставлены на выставке в Милане в 1906 году, ш» гл гем »анод перешел к изготовлению таких паровозов для
обычной работы и уже в течение следующего 1907 г. их было построено до 37 шт.
Первые паровозы этого типа дали при работе экономии в воде до 25°/° и в топливе до 18п/о. Парораспределение, даже на курьерском 4-хцилиндровом паровозе работает безупречно и совершенно бесшумно. Сжатие пара у этих паровозов получается меньше, а индикаторная диаграмма выходит полнее, что позволяет пользоваться на этих паровозах значительно мепыпими отсечками, чем па паровозах с золотниками. Благодаря отсутствию золотника в этих паровозах устраняются потери работы на трение золотника при его передвижении и вследствие трения штока в сальниках. Так как благодаря клапанному распределению длина паропроводных каналов получается меньше, то об‘ем вредного пространства при клапанном распределении уменьшается, а вместе с тем меньше должна быть и конденсация пара.
Особенно цепным является клапанное распределение для паровозов, работающих перегретым паром,при котором они дают по сравнению с золотниками значительно большую экономию в топливе и воде.
Так как благодаря устройству клапанов последние открываются быстро, и так как величина открытия клапанами отверстий для впуска и выпуска пара получается одинаковой, а в зависимости от степени отсечки изменяется только продолжительность открытия их, то первые три из вышеуказанных недостатков, свойственных золотниковым парораспределениям, являются в клапанной машине устраненными. Однако, 4-й недостаток—возвращение охлажденного отработанного пара через тот же конец цилиндра, где этот пар был впущен, связанная с этим начальная конденсация пара все же остается. Этот недостаток устраняется лишь устройством машин с прямым током.
Машина Штумпфа с прямым током пара. Как было указано, в обыкновенной паровой машине, имеющейся на паровозах, пар работает переменным или обратным током, т. е. вступает в цилиндр через паровпускное окно с одной стороны цилиндра, идет вслед за поршнем до другого конца, откуда вместе с поршнем поворачивает обратно и выходит из цилиндра через то же окно и у того же конца цилиндра, где он был впущен. При таком движении впере i и назад, пар совершает работу, отчего теряет свое давление и температуру и, выходя обратно в виде мятого пара и коп денсационной воды, сильно охлаждает стенки цилиндра и его вредного пространства. Вследствие этого, при последующем новом впуске пара через то же окно получается большая кон денсация впущенного пара, не позволяющая применять н * паровозах, работающих насыщенным паром, отсечки меньше 0,25—0,3 хода поршня.
Указанный серьезный недостаток обыкновенных паровозных машин заставил сконструировать такую машину, в которой пар протекал бы всегда в одном и том же направлении и не возвращался назад. Такая машина, называемая
машиной с постоянным током пара или прямоточной машиной, и была спроектирована проф. Штумпфом, воспользовавшимся идеей прямоточной паровой машины англичанина
зоз
Тодда и идеей клапанного парораспределения Ленца. В настоящее время такие машины применяются па паровозах на действительной работе и схема их устройства изображена на чертеже 222.
Как видно из чертежа, в прямоточной машине свежий пар из котла паровоза поступает в цилиндр через впускное окно, приводит в движение поршень и затем не возвращается обратно для выпуска через то же окно, а выпускается из цилиндра через находящиеся в средней его части отдельные выпускные окна а, открываемые поршнем после прихода им определенной части своего хода.
Таким образом оба паровпускных отверстия цилиндра служат только для впуска пара и всегда остаются горячими а общие выпускные отверстия остаются нагретыми только до температуры пара во время выпуска. От более горячей части цилиндра, в месте впуска, к более холодной его части, в месте выпуска, имеется постепенный переход температуры стенок, который соответствует температуре пара во время впуска и расширения.
Самый цилиндр в машине Штумпфа очень длинный и представляет собой как бы два цилиндра, соединенных межд\ собой своими выпускными отверстиями. Цилиндр имеет простую форму, не имеет никаких сложных проливов и потому не подвергается при нагревании особой деформации и повреждениям. Впуск пара может регулироваться или при помощи упрощенного вида золотников ити при помощи тех же клапанов Ленца. Паровпускные золотники или клапаны приводятся в действие обычной кулиссой. При применении клапанов их расположение бывает различно: они или располагаются на крышках цилиндров или же располагаются над цилиндром и подобно указанному на черт. 221. Первое расположение, однако, несколько неудобно тем, что при осмотре поршня приходится разбирать также и паропроводные тр) бы и части парораспределительного механизма.
Паровыпускные окна а, расположены по всей окружности цилиндра и выходят в кольцевой выпускной канал, охватывающий цилиндр по всей окружности и соединяющийся с пароотводящей трубой.
Для того, чтобы окна а открывались не сразу, а постепенно, и не происходило неравномерной тяги в трубе, им дают вид не круглый, как указано на чертеже, а вид сильно вытянутого (по оси цилиндра) ромба, и они начинают открываться в то время, когда поршень еще не дошел на 0,1 или 0,15 до конца своего хода.
Поршень прямоточной машины имеет длину почти равную своему ходу и состоит из 2-х вогнутых стальных дисков между которыми зажата стальная труба диаметра» диаметру цилиндра.
Дискам придана вогнутая форма для того, чтобы несколько увеличить величину вредного пространства и чтобы при обратном ходе поршня не происходило слишком сильного сжатия. С этой целью величина вредного пространства делается до 15 и даже до ЗО'’/о от об'ема цилиндра. Поршень снабжен 2 рядами поршневых колец и потому пропуск им пара должен быть незначителен. К преимуществам прямоточной машины надо отнести следующее:
Во 1-х. Уничтожение начальной конденсации пара, вследствие разделения между собой элементов впуска и выпуска и устранения колебаний их температуры.
Во 2-х. Возможность пользоваться малыми отсечками, допускающая понижать их вплоть до 0, вследствие того, что мятие пара при выпуске мало, и возможность достигнуть постоянства величины предварения выпуска, вследствие того, что мятие пара при выпуске почти совершенно отсутствует.
В 3-х. Отсутствие ударов конденсационной воды, так как последняя выгоняется поршнем через выпускное отверстие а.
В 4-х. Легкое устройство перепуска воздуха при езде без пара, которое при клапанах достигается приподниманием автоматически или в ручную обоих паровпускных клапанов.
В 5-х. Очень незначительное напряжение частей парораспределительного механизма, малый их износ и малый расход смазки.
Вместе с этими достоинствами прямоточная машина обладает и некоторыми недостатками, важнейшие из которых заключаются в слудующем: благодаря большой площади выпускного окна, получается слишком быстрый и энер-гичный выпуск отработанного пара и, вследствие этого, разряжение в дымовой коробке резко колеблется, а конус сильно „рвет" и „работает ударами". Получаемое в моменты выхода пара разряжение в дымовой коробке бывает настолько велико, что мелкий уголь сильно выносится в трубу, <i спекшийся пласт угля в топке несколько приподнимается на колосниках, как говорят—„дышит", и часть его проваливается бесполезно в колосники.
Указанный недостаток, однако, с успехом устраняется увеличением сечения конуса и устройством между паровыпускным окном и конусом особого резервуара-уравнителя, в котором собирается отработанный пар и выходит затем более равномерной струей. Кроме того, как было уже указано, с пой же целью паровпускным окнам придают сечение возможно более растянутого по оси цилиндра ромба, чтобы (оститнуть предварения выпуска до 15% от хода поршня.
Вторым существенным недостатком является то, что nop-пк ш. и весь цилиндр выходят слишком тяжелыми и сложными. Вследствие тяжести поршня сила инерции движущихся
вперед и назад частей механизма получается слишком боль* шой и правильно уравновесить ее становится труднее.
Последним серьезным недостатком этой системы является то, что сжатие получается слишком большим и для устранения его приходится увеличивать величину вредного пространства.
Несмотря на эти недостатки, имеющиеся большие достоинства прямоточной машины, именно: простота конструкции, меньший расход топлива и воды и малый и шос частей повели к тому, что прямоточные машины распространились в Германии и уже в 1911 году число машин Штумпфа на прусских казенных жел. дор. достигало 400 штук. Несколько паровозов этой системы имеются и на русских жел. дор., именно на Московско-Казанской.
По какому пути пойдет дальнейшее усовершенствование паровой машины паровоза после окончания ужасов великой войны и р гзрухи? Пойдет ли дальнейшее развитие по пути совершенствования поршневой машины, или она должна будет уступить место какому-либо удачному применению к паровозу паровых турбин, или двигателей внутреннего сгорания, ити еще какой-либо конструкции, до сих пор неизвестной,—все это предсказать, конечно, невозможно. Но можно с уверенностью сказать, что в случае дальнейшего совершенствования поршневой машины принципы перегрева пара, распределения пара клапанами и разделения элементов впуска пара от выпуска несомненно останутся жизненными и не будут отброшены паровозными конструкторами *)•
Весьма важным усовершенствованием в паровозных котлах, применяемым в последпиег оды за границей, является также подогрев питательной воды. Нагревая воду перед поступлением ее в когел при помощи тепла отходяших газов или пара, каковое является, так сказать, даровым, так как оно все равно было бы унесено в атмосферу, мы сокращаем расход тепла на подогрев и испарение воды в котле. Благодаря применению подогревателя, паровоз при той же мощности расходует значительно меньше угля и при том же рас ходе угля производит больше пара, вследствие чего мощность паровозов с подогревателем соответственно увеличивается. Для производства сырого пара в 15 атм. давления из во <ы в 10’ С требуется 675,5 кал. Если же питательная вода подогрета до 100” С., то из этих 675,5 кал., полученных за счет сгорания угля, 90,5 кал. будут выиграны, что составляет
*) За последние годы в Германии идея применения паровых турбин к паровозу начинает принимать реальные формы, не выхитящис, однако, пока из стадии опытов. Однако, надо думать, что реальные релуni.r.iii.i, ю стиснутые русскими техниками в постройке тепловозов .ысгавчт мир iiollin скорее всего именно по пути тепловозо-строения.
13,8 процента. При питании котла горячей водой достигается значительное сбережение котла. В то время как когел, питаемый с помощью инжектора, получает воду периодически и только с температурой около 60—80°, котел, снабженный поршневым насосом и подогревателем воды отработанным паром, питается непрерывно водой, подогретою до 100°. Вследствие этого, разница между водою, находящейся в котле, и питательною водою не так значительна, как при питании с помощью инжектора. Эта незначительная разница в температуре воды предохраняет трубы о г течи, т. к. последняя обычно происходит от чрезмерно быстрого впуска в котел холодной воды. При этом тонкие, дымогарные трубы охлаждаются и сокращаются быстрее чем толстые стенки котла. Это неравномерное сокращение и вызывает обычно течь труб. Вместе с тем при нагревании воды выделяются некоторые примеси, которые осаждаются в подогревателе и, не попадая в котел, не загрязняют его стенок.
После многочисленных опытов, произведенных прусскими госуд. ж. д. с различными типами подогревателей, .юроги выработали несколько рациональных типов подогревателей, из которых мы опишем подогреватель системы Кнорра (акционерное общество в Берлине—Лихтенберге). 11одогреватели этой фирмы строятся разных видов и величин, но обычно состоят из паровой камеры, выдвижной связки груб и водяного резервуара. Подогрев производится мятым паром из цилиндров. Пар в паровой камере отдает свое тепло питательной воде, конденсируется и отво-гится по трубке наружу. Насос нагнетает питательную воду сквозь подогреватель в котел. Для приведения паюса в движение устроен отдельный паровой клапан. Кроме lnacoca и подогревателя на паровозе находится инжектор, трубопровод которого непосредственно присоединен ко [второму питательному клапану. Паровая камера подогре-в ггсля снабжена отверстиями для конденсационной воды и впуска и выпуска мятого пара, водяная камера имеет 1ва отверстия: для впуска холодной воды и выхода горя-•I» й. Водяная камера разделена перегородками на пять отдельных камер, вследствие чего вот.а совершает четырехкратный оборот в паровой камере. U-образпо согнутые медные трубы подогревателя пропущены только через первую стенку подогревателя и могут поэтому свободно | ас1пиря гься без опасности ослабления в развальцованных мео ах В заднем конце они свободно опираются на трубо-'п р.к.п'ели. Связка труб, после удаления водяной камеры, может быть легко прочищена помощью приспособления для Йридувки. Все это устройство применимо и для старых н |ровозон, т. к. нс требуется больших, дорогостоящих пере-
ев
делок. Насос для питания снабжен паровым цилиндром, подобным насосу воздушного тормоза. Его преимущества при сравнении с инжектором заключаются в малом потреблении пара и возможности регулировать питание.
ГЛАВА XVI.
Контр-па р ).
В обыденной работе каждого машиниста более или менее часто встречаются случаи, когда требуется возможно' быстрее или совершенно остановить поезд или уменьшит, его скорость при следовании по длинному уклону, в то время как имеющихся в поезде тормозов оказывается недостаточно для этого. В таких случаях, требующих от машиниста особого внимания и выдержки, прибегают к действию контрпара или противу-пара.
Черт. 223.
Действие контр-пара состоит в том, что свежий пар ил котла паровоза впускают в цилиндр навстречу движению поршня паровой машины и, таким образом, помощью пара сдерживают или тормозят движение поршня, а вместе с ними и движение паровоза и поезда.
Достигают этого тем, что при движении паровоза вперед переводной рычаг или винт переводят назад, т. е. в положе ние, соответствующее обратному движению паровоза.
Вследствие такого расположения механизма движение парораспределительного золотника перестает соответствов.нь движению поршня, пар начинает поступать навстречу пор шню и своей энергией сдерживает и тормозит поршень паровой машины.
*) Эта глава была напечатана в 1918 г. отдельной Гфопнорой как лекция, читанная на курсах машинистов Екатерининской дороги ин женером П. А. Заднеировским, к сожалению, без всякого указания на ю что она взята из моего гектографированного издания пасгояшей киши и без моего согласия. Отмечаем это к сведению читателей во избвжаши- ш доразу меняй.- Автор.
Чтобы яснее усвоить себе явления, происходящие в цилиндре паровоза при контр-паре, рассмотрим несколько положений поршня и золотника, соответствующих наиболее интересным моментам парораспределения, при чем предположим Д1Я простоты, что мы имеем машину простейшего вида без кулиссы, парораспределение в которой производится эксцентриком.
При положении кривошипа в задней мертвой точке (черт. 223), поршень начинает двигаться вперед, в то время как юлотник, двигаясь назад, не закрыл еще паровпускного окна (на величину опережения впуска).
Пока золотник не закроет окна для впуска пара, свежий пар будет входить в цилиндр и будет действовать на поршень по направлению его движения, усиливая ход паровоза вперед.
Однако, это будет продолжаться очень не долго, именно, до тех пор, пока механизм не придет в положение, изображенное на черт. 224.
Начало расширения пара.
Расширения пара. Черт. 2*24-а.
11 ри таком положении частей машины поршень двигается вперед, а золотник назад. Заднее окно а цилиндра закрыто, и оставшееся в цилиндре небольшое количество па ра начнет расширяться, продолжая действовать на поршень в направлении его движения (черт. 224-а).
Расширение пара будет продолжаться до тех пор, пока пиотпик не откроет заднею окна а своей внутренней кром-
кой и не соедини! этого окна с паровыпускным окном б (черт. 225).
из дымовом кароъни
Черт. 225.
ft
Черт. 225-а.
Как только такое соединение окон произойдет, то находящийся в цилиндре расширившийся пар устремится под золотник в исходящее окно и конус.
Конец выталкивания газов и начало сжатия оставшихся галон u нилин др* Черт, 227.
310
Так как количество этого пара не велико, а поршень в это время, под влиянием вращения колес паровоза, будет с значительной скоростью уходить вперед, то в цилиндре образуется разряжение и через исходящее окно и конус в ци-
Чсрт. 227-а.
линдр начнут засасываться газы из дымовой коробки (черт. 225-а). Засасывание газов будет происходить до тех пор, пока поршень не дойдет до своего‘крайнего переднего положения (черт. 226),
.1 сообщение внутренней полости цилиндра с паровыпускным окном будет продолжаться до тех пор, пока золотник иг закроет вновь окна а своей внутренней кромкой и nop-ни ш. нс перейдет в положение, изображенное на чертеже 227
С. ггого момента (черт. ‘227-ai, в продолжении некото
рого времени, пока паровпускное окно будет закрыто золотником, в цилиндре будет происходить сжатие оставшихся в цилиндре газов.
Это сжатие будет, однако, небольшим и непродолжительным и будет продолжаться лишь до тех пор, пока золотник своей наружной кромкой не откроет окна а для впуска свежего пара и свежий пар не начнет входить навстречу движению поршня, оказывая ему сопротивление (черт. 228).
Торможение поршня, или контр-пар, будет продолжаться до тех пор, пока поршень не дойдет до своего крайнего заднего положения, при чем засасанные поршнем в предшествующий период газы из дымовой коробки, вследствие движения поршня будут выталкиваться поршнем через впускное окно, а вместе с паром в золотниковую коробку и из нее в паре проводную трубу и в котел, повышая давление в золотниковой коробке и паропроводе (черт. 228-а).
/о
УОД поршня НАЗАД
-I CD _____. ...
ATM. 8. 7 с
Черт. 223.
3 БВ-р^сшиу
ГД -
ДЕ -CbWpHOt Пров
ЕЖ- Сж.рр'лС кон’»-п^у
Д
Пользуясь рассмотренными положениями золотника и поршня при контр-паре, мы можем для большей наглядно сти построить и диаграмму работы пара (черт. 229).
На самом деле, предположим, что мы имеет паровоз с давлением в золотниковой коробке 8 атмосфер. Отложив по вертикальной линии в известном масштабе давление, равное 8 атмосферам, мы прежде всего получим на диаграмме линию 4/7— которая будет соответствовать движению поршня под давлением свежего пара (черт 223).
Далее, как мы видели на черт. 224, оставшийся в цилиндре свежий пар будет расширяться и давление его будет падать. Этому состоянию пара на диаграмме соответствует линия /7//
В дальнейшем внутренняя полость цилиндра будет со единена с пароотводным окном, и будет происходить сначала падение давления при выходе расширившегося пара в исхо дящее окно, а затем обратное засасывание газов из дымовой • коробки; эти явления и изобразятся на диаграмме линиями
В, Г и ГЛ.
Когда поршень начнет двигаться обратно, то внутренняя полость цилиндра остается еще соединенной с пароотводным окном а (черт. 227) и происходит выталкивание поршнем части газов обратно в исходящее окно и конус, при чем давление в цилиндре немного повысится, что изображено на диаграмме линией ДЕ.
Линия ЕЖ на диаграмме характеризует собой сжатие, происходящее в цилиндре в тот короткий промежуток времени, когда окно а цилиндра будет закрыто, и, наконец, линия /Л'З I изображает давление свежего пара навстречу поршню во время его обратного хода.
Работа свежего пара в задней стороне цилиндра за один оборот колеса, сообщая поршню давление по ходу паровоза, будет изображаться на диаграмме площадью ОЛБВГ, а работа контр-пара—заштрихованной на чертеже площадью БИГ.(ЕЖЗ; обе эти работы могу г быть, конечно, и точно измерены и определены.
То, что мы проследили по одну сторону поршня цилиндра, конечно, повторяется с той же последовательностью и по другую его сторону, при чем в то время, как по одну сторону поршня будет происходить контр-пар, по другую сторону поршня будет образовываться разрежение и обратно.
Так как при контр-паре после перестановки переводного рычага на обратный ход в цилиндре паровой машины начинается засасывание поршнем смеси пара и 1азов и нагнетание их в золотниковую коробку, в паропровод и котел, то давление в золотниковой коробке паровоза будет быстро увеличиваться и, если регулятор будет закрыт, образующееся давление превысит давление пара в котле и смесь пара и газов, отжимая регуляторный золотник или приподнимая регуляторный клапан, поступит в котел. Так как золотник или клапан могут отжиматься только на сравнительно небольшую величину, го при большой скорости движения паровоза сжатые газы могут не успеть войти в котел и, вследствие значительного увеличения давления как паропроводная труба, так и золотниковая коробка цилиндра могут разорваться.
Такая работа паровоза, когда регулятор закрыт и в цилиндре действует не контр-пар, а контр-воздух, конечно, является вредной и опасной, и поэтому при постановке контрпара , раньте перевила рыча/а на задний .год. необходимо обязательно открывать pet\зятор.
Но при этом надо иметь в виду, что при открытии регулятора воздух и горячие газы, попадая в котел, могут шачительно повысить давление в котле до вредных размеров и. кроме того, нарушают правильность работы ин-4 ГК Торов.
Дело в том, что воздух тяжелее пара, поэтому, попадая в котел он опускается вниз и собрается над водой под паром. Паровые же трубы к инжектирам обыкновенно бывают подведены не из верхней части котла и не из колпака его, а из более низкой части котла, недалеко от уровня воды. Поэтому, если в котле набралось значительное коли-
чество воздуха, то, при
закачивании воды инжектором, в инжектор прежде всего устремится не пар, а воздух. Но, при попадании в инжектор воздуха вместа пара, инжектор не будет качать воду, и вследствие отказа его возможно поджечь котел паровоза.
Инжектор не будет качать воду потому, что для его работы, как было указано, нужен не воздух, а пар, который, обращаясь в холодном инжекторе в воду, выделяет теплоту, теплота обращается в работу и заставляет воду устремиться в цилиндр, а оттуда в котел.
Горячий же воздух в инжекторе обратиться в воду не может и значительного количества теплоты не выделит, отчего при попадании в инжектор вместо пара воздуха закачиванья воды инжектором не произойдет.
Если по оплошности машиниста в котел попа-
дет все-таки воздух, го его следует выпустит!» через вестовой кран инжектора, но не через предохранительный клапан, ибо, как сказано, воздух помещается в котле ниж<
пара, и при открытии предохранительного клапана из котла выйдет сначала не воздух, а пар.
Кроме указанного, надо еще иметь в виду, что при конгр-паре горячие газы, засасываемые поршнем из дымовой коробки в цилиндр и оттуда нагнетаемые в его золотниковую коробку, сильно нагревают стенки цилиндра, расстр ишаки
набивку сальников и вызывают сгорание ее, а попадающие вместе с газами частицы сажи, золы и угля портят зеркало золотника и стенки цилиндра, производя на них задиры и риски.
Чтобы избежать всех указанных вредных последствий попадания в цилиндр горячих газов, на паровозах устраивается особый прибор, называемый крипом Лешателье.
Устройство и действие этого прибора заключается в следующем: на котле, под рукой у машиниста, устанавливается особый кран или клапан и (черт. 230), при открытии которого из котла через кран начинает поступать смесь пара и воды или одна вода, которая по трубе, диаметром около 25 мм направляется к цилиндрам и, отжимая помещенные в конце трубки клапанчики б, поступает в пароотводный канал цилиндра.
Клапанчик б устанавливается на конце грубки, поцво-дящей пар к цилиндру, и при обычной работе паровоза остается прижатым к своему седлу давлением пара в цилиндре и пружинкой, закрывая отработанному пару доступ из пароотводящего окна в трубку во избежание скопления в трубке воды и ее замерзания в зимнее время.
Поступающая через кран Лешателье в пароотводный канал цилиндра горячая вода из котла, соприкасаясь с нагретыми стенками цилиндра, обращается в сырой пар, отнимает для своего испарения теплоту от стенок цилиндра и тем охлаждает их.
Образующийся сырой пар, представляющий собою смесь пара и воды и имеющий небольшое давление, заполняет пароотводный канал и пароотводящую трубу, образуя собой как бы перегородку между цилиндрами и дымовой коробкой, и всасывается при действии контр-пара поршнем внутрь цилиндра, вместо горячих газов из дымовой коробки, не давая последним возможности проникнуть во внутрь цилиндра и оказать свое вредное действие.
Пользуясь переводом рычага на тот или иной зуб, машинист имеет возможность так регулировать работу машины, что газы из передней топки совершенно не будут поступать в когел паровоза и поршень будет всасывать и нагнетать в котел лишь тот пар, который вышел из котла через кран Лешателье, благодаря чему давление в котле повышаться не будет.
К такой именно работе паровоза при коптр-паре машинист должен стремиться и должен всячески избегать возрастания давления в котле, которое служит доказательством ГИЮ) что доставляемого краном Лешателье паря не хватает и что происходит засасывание в цилиндр газов из дымовой коробки, могущее повлечь за собой серьезную порп\ паровой машины паровоза.
Бояться того, что поступление в цилиндр через кран Лешательс мокрого пара вызовет скопление в цилиндре воды и может повредить его,— никаких оснований не имеется.
Скопление воды в цилиндре представляет собой действительно серьезную опасность в смысле повреждения цилиндра и его крышек лишь при нормальной работе машины паровоза; в период сжатия, когда расстояние между поршнем и крышкой цилиндра бывает очень небольшим, сжимаемая в этом пространстве вода, не имея выхода, может выбить крышку и даже повредить самый цилиндр.
При контр-паре же, как видно из диаграммы работы контр-пара (черт. 229), такого сжатия нет, и даже излишне скопившаяся вода при крайних положениях поршня всегда может через открытое в эго время окно уйти в золотниковую коробку.
Кроме того, при начале контр-пара рекомендуется дер жать цилиндровые продувательные краны открытыми.
Точно также нет оснований опасаться вредного действия контр-пара и на части дышлового и кулиссного механизмов, т. к. при правильном действии крана Лешателье давление в котле не повышается и все части паровой машины находятся пот действием пара того же давления, как и при нормальной работе.
Поэтому, умело примененный и правильный контр-пар, с обязательным применением крана Лешателье, не представляет для паровоза никакой опасности.
Рассмотрим—каковы же должны быть в последовательности действия машиниста при правильной постановке контр-пара.
Для этого предположим, что паровоз следует с поездом по продолжительному уклону без пара и что мы хотим „поставить контр-пар“ для того, чтобы уменьшить скорость поезда В этом случае никакой опасности нет, немедленной остановки не требуется, и все действия машиниста могут быть произведены последовательно, аккуратно, без излишней бы строты и торопливости.
Предположим далее, что до контр-пара регулятор паре воза уже был закрыт, рычаг спущен на полный ход вперед и продувательные коаны открыты.
Дальнейшие действия машиниста должны производиться в следующей последовательности:
1) Надо дать тормозные свистки кондукторской бригаде и затормозить тендерный тормоз.
2) Открыть кран Лешателье для того, чтобы дать воз можность воде и пару из котла перейти по трубке в пиро отводное окно цилиндра и заполнить его до нужной степени сырым паром.
3) Закрыть продувательные крапы и рычаг перемены хода подтянуть ближе к центру.
Рычаг рекомендуется при этом ставить или на 1-й зуб переднего хода, или на 0, но отнюдь не следует до открытия регулятора ставит его на какой-либо, хотя и ближайший к центру, зуб заднего хода.
При постановке рычага на 1-й зуб переднего хода, на некоторое время сохранится и даже увеличится движущаяся работа машины паровоза по направлению движения поезда, и скорость его должна еще несколько увеличиться, но зато при этом получается полная уверенность в том, что не произойдет накачиванья пара и газов в регуляторную трубу. При постановке же рычага на нуль, движущей работы машины по направлению хода поезда не будет, но зато есть опасность, что при неверном нанесении нуля на рейке или при небольшой погрешности парораспределительного механизма может происходить засасывание газов
Так как период времени, в течение которого рычаг остается в таком положении, не велик, то вопрос о том, ставить ли рычаг на 0 или на первый зуб, особой роли не играет, ибо, если и будет некоторое увеличение скорости хода поезда, то очень незначительное и кратковременное.
4) Отпустить паровозный тормоз.
5) Открыть регулятор на малый клапан.
6) Перевести рычаг на 2 или 3 зуб заднего хода.
7) Сейчас же, вслед за переводом рычага назад, открыть регулятор на полное его открытие.
8) Затем следует перевести рычаг далее на задний ход и регулировать работу машины, наблюдая по манометру, чтобы давление не повышалось, т. е. чтобы не было накачивания воздуха и газов из передней топки в котел.
На время контр-пара необходимо, чтобы паровозный тормоз был отпущен, а песочница была открыта, дабы не произошло остановки вращения колес и образования выбоин на бандажах.
Форсунку паровоза при спокойном спуске с контр-паром по длинному уклону тушить не следует, и надо держать в гопке нормальный огонь.
При необходимости же быстрой остановки паровоза контрпаром, в виду опасности поезда или столкновения, форсунку паровоза необходимо немедленно потушить и перекрыть краны нефтепроводных трубок от тендера.
В последнем случае, т. е. когда требуется немедленная п быстрая остановка, действия машиниста при контр-паре должны производиться в той же последовательности, новее |.олжно делаться возможно быстро.
Во всяком случае твердо надо помнить, что сначала на-Ц) открыть кран Лешателье, потом открыть регулятор и только тогда переводить рычаг на задний ход.
Никогда не следует пользоваться контр-воздухом, хотя бы и с краном Лешателье.
Когда контр-пар явится необходимым прекратить, то надо действовать в обратной последовательности, т. е.:
1) перекрыть регулятор па малый золотник,
2) подтянуть рычаг на центр,
3) закрыть регулятор,
4) закрыть кран Лешателье и
5) затем медленно и осторожно перевести рычаг на тот ход. который имеет паровоз.
Переводить рычаг после контр-пара надо медленно и осторожно, потому что иначе сжатые во врема контр-пара буфера вагонов при быстром движении паровоза вперед быстро будут освобождаться и легко может получиться обрыв. Для избежания этого полезно в этот момент несколько притормозить гендерный тормоз.
ГЛАВА XVII.
Конструкция паровой машины паровоза, наблюдающиеся в ней повреждения и их ремонт.
Цилиндры паровой машины современного паровоза изготовляются путем отливки из плотного, вязкого и однородного чугуна и, в зависимости от конструкции парораспределительных золотников, устраиваются или вида, изображенного на чертеже 231 (при плоских золотниках), или вида, изображенного на чертеже 232 (при круглых золотниках).
Но своему расположению относительно рамных листов различают машины с наружными цилиндрами, т. е. такие у которых цилиндры расположены снаружи рамных листов, и с внутренними ци гиндрами, если цилиндры расположены между рамными листами.
Так как извилистость движения паровоза увеличивается по мере увеличения расстояния между осями цилиндров, го паровозы с внутренними цилиндрами должны иметь более спокойный и равномерный ход и, кроме того, при таких ци линдрах можно достигнуть более прочного соединения их с рамой.
С другой стороны, при наружных цилиндрах весь движу щий механизм и золотники помещаются снаружи, чем зил чительно облегчается уход за паровозом и его ремонт, что на практике имеет большое значение.
По высоте от головки рельса цилиндры большею частью располагаются на раме таким образом, чтобы воображаемая ось цилиндра проходила через центр ведущего ска гл, при нормальном положении буксы этого ската в се челюстях.
При цилиндрах небольшого диаметра их оси располагаются обыкновенно горизонтально, при цилиндрах большего диаметра по условиям габарита приходится цилиндры несколько поднимать над поверхностью рельс и располагать их ось с наклоном от ’/is до J/is к горизонту. Точно также иногда приходится приподнимать цилиндры и располагать их наклонно для достижения более удобной конструкции тележки.
При правильной установке цилиндров на раме, оси обоих нилидров должны быть параллельны между собой, а рас-
4(‘|>т. 231.
стояние между осями цилиндров должно быть строго равно размерам, предвиденным проектным чертежей паровоза.
. Внутренние цилиндры или цилиндры монолитного типа, например, изображенные на черт. 208, образуют собой передний рамный скреп, и к ним при помощи болтов укрепляются листы или бруски рамы.
Отдельные приставные цилиндры укрепляются снаружи рам, снабжаются, для соединения с рамой, фланцами и присоединяются к р.амным листам при помощи болтов. Верхняя кромка фланца цилиндра снабжается заплечиком или полкой, которая пристрагивается по верхней кромке рамного листа и прочно опирается па нес.
Так как цилиндровые болты принимают па себя всю работу паровой машины, то соединение цилиндров с рамой должно быть устроено особенно крепко. Для этого отверстия цилиндровых болтов перед их постановкой тщательно прове-
ряются разверсткой, а самые болты точно притачиваются по проверенным отверстиям. Цилиндровые болты отнюдь не должны быть слабы и должны забиваться на место сильными ударами ручника.
Иногда для более надежного укрепления цилиндров, кроме болтов, на раме ставятся еще особые клинья, которые, после забивки болтов, крепко забиваются между торцевым концом фланца цилиндра и выступом па раме, образуемым приклепываньем небольшой накладки.
Внутренняя поверхность цилиндра растачивается строю цилиндрически, а по концам ее делаются заточки ди аметром несколько больше диаметра цилиндра, примерно на 15—20 мм. (черт 233). Эти заточки конической частью ft плавно соединяются с рабочей пот р хностыо цилиндра и служат, с одной стороны, для облегчения постановки в цилиндр поршня с его кольцами, цлм опоры цилиндровых крышек и возможности расточки пилив дра без смены крышек, а с другой стороны, как будет у к i зано дальше, для проверки положения цилиндров отшмн
тельно рамы или обратно, для проверки рамы относительно цилиндров.
С цилиндрической частью А цилиндра паровоза соединяется „золошникован. коробка" или „золотниковый ящик" (черт. 231), или же второй „золотниковым цилин ip“ о (черт. 232), который служит для помещения золотника.
На паровозах старой постройки, обычно снабжавшихся плоскими золотниками и эксцентриковыми кулиссными механизмами, золотниковые коробки расположены сбоку цилиндров и через вырезы в раме входят в пространство между рамными листами.
Дно золотниковой коробки представляет собой плоскую поверхность, называемую „золотниковым лицом" или „золотниковым зернчиом". Для возможности проверки и прострожки золотниковое лицо делается несколько выступающим над дном золотниковой коробки и поднимается над ним обыкновенно на 15 20 мм.
На золотниковом зеркале устраиваются 3 окна, из которых 2 крайние окна служат для впуска пара, а среднее окно-для выпуска пара.
Паровпускные окна должны делаться возможно большими, чтобы не происходило значительного мятия пара. Мя-гие же гшра зависит от трения в паропроводных каналах и будет тем больше, чем больше будет скорость течения пара по паропроводным каналам. Но так как скорость течения пара зависит от скорости движения поршня, т. е. от скорости хода паровоза, то значит размеры окоп, во 1-х, зависят от площади поршня и, во 2-х, должны быть больше для быстроходных паровозов и меньше для товарных.
Исходя из этих соображений, площадь сечения паровпускных окон обыкновенно делается равной от 1 ю площади поршня (при больших скоростях) до 1 14 площади поршня (при малых скоростях) и даже до tyc площади поршня.
При золотниках Трика площадь сечения паровых окон уменьшается до 1/<о этой площади.
Так как для облегчения конструкции паровой машины ход золотника и его размеры всячески стараются сделать возможно меньшими, то паровпускным окнам дают возможно меньшую ширину, увеличивая в то же время, насколько возможно, их длину и доводя ее от 0,6 до 0,9 диаметра поршня и даже до величины полного диаметра. При этом oi ношение ширины окна к длине колеблется от ’ ю (при ма-1ЫХ скоростях) до га (при больших скоростях).
В общем-же ширина окна а делается в пределах от 25 До 15 мм. для цилиндров высокого давления и от 38 до 55 мм. для цилиндров низкого давления.
11провыпуск1!Ои окно делается в 1 '/2—2 раза шире впускных окон, при одинаковой сними длине, и его сечение делают рав
ным от 1 •» до *,/6 площади поршня, увеличивая его с увеличением нормальной скорости хода паровоза. Ширину перемычки между впускным и выпускным окном делают от 25 до 35 мм.
Длина золотникового зеркала делается такой, чтобы внешние кромки золотника при крайних его положениях несколько сдвигались над зеркалом. Делается это во избежание образования заработков на зеркале.
В цилиндрах с круглыми золотниками (черт. 232) четы-рех-уголъная золотниковая коробка заменяется „золотниковым цилиндром", который располагается параллельно рабочему цилиндру и соединяется с ним при помощи частей к и f, образующие собой паропройодные каналы. Паровпускные окна о в таких цилиндрах располагаются по всей окружности золотникового цилиндра, и для большей прочности окон в них лишь делаются перепонки.
К золотниковой коробке каждого цилиндра подводится по 2 больших медных или железных, а иногда и чугунных, трубы, из которых одна служит для подвода свежего пара, а другая для выпуска отработанного пара в конус или в другой цилиндр. В зависимости от допускаемой скорости движения свежего и отработанного пара при приходе по трубам, сечение паровпускной трубы делают равным от V11' до Чгз площади поршня, а сечение паровыпускной трубы делают приблизительно в 2 раза больше. В паровозах с монолитными цилиндрами, напр., Воклэна (черт. 208), отдельных паровыпускных труб не делается, и они заменяются каналами, помещенными в той-же отливке.
Кроме того, в цилиндрах еще устраиваются отверстия для выпуска конденсационной воды из цилиндра и золотни ковой коробки через продувательные краны, для смазки золотников и поршней, дня подвода трубки крана Линднера, трубки крана Лешателье, установки индикатора и проч.
Размеры цилиндров паровоза, как уже было говорено выше, определяются мощностью паровой машины и систе мой работы пара. Толщина стенок цилиндров обыкновенно определяется по формуле:
а = +16 мм.,*)
где а—толщина стенки и Д—диаметр цилин гра.
Обыкновенно толщина стенок цилиндров делается от 25 до 35 мм.
В следующей таблице приведены для примера размеры ци линдров разных серий паровозов б. Владикавказской дороги.
*) Эг1 формула выработана практикой паровозостроения. Толщина стг нок по этой формуле выходит несколько более той, котора i моглл-Лы определиться расчетом, но излишек толщины берегся в виде запаса пл и ш<>с материала. Такие, выработанные опытом и практикой, формулы на .ып.ноия эллпирическилли.
•IAIN 91
эонам ан кэюенэХноК udviiiiurni имнэхэ einttnirai uviiqiravadij
С О1
00
ОС со т— СО — со ОС
ООО С со CMiTi Os) in ini'»
“ГС |ПП» I n I'» in О. 1Г. r>
c > n c so rt- oo — m
co oo tn in 0 m I r\i ro
to :' - — 1 m . П n in I '
Снаружи, по своим концам, цилиндры снабжаются фланцами, которые служат для укрепления цилиндровых крышек. Установка цилиндровых крышек производится или путем непосредственного соединения их фланцев с фланцами цилиндра посредством ввернутых в цилиндр шпилек, или-же крышки укрепляются посредством особых нажимных железных колец « (черт. 231 и 232), зажимающих крышку между собой и фланцем цилиндра.
Вторая конструкция несомненно имеет преимущество перед первой, так как давление на крышку в этом случае производится более равномерно, самая крышка устанавливается более правильно и, кроме того, исключается возмож ность обрыва чугунного фланца крышки, так как он заме няется железным кольцом. В современных паровозах крышка при постановке обыкновенно входит частью своего тела внутрь цилиндра, опираясь, кроме шпилек, и на расточку, имеющуюся в конце цилиндра.
Число и диаметр шпилек, необходимых для укрепления крышки, зависит от размера цилин дра и давления пара, но для практических целей может быть определено по эмпирической формуле:
К = —Д—, где К—число шпилек и Д—диаметр цилиндра.
В центре цилиндровых крышек устраиваются приливы со сквозными отверстиями служащие для помещения поршневых сальников н. Кроме того, к задней цилиндровой крышке делается особый прилив, служащий основанием для укрепления переднего конца параллелей е (черт. 231),
Во избежание пропуска пара между крышкой и флан цем цилиндра, в старых паровозах иногда допускаются ка кие-либо прокладки из плетенки, картона, асбеста, медных проволочных колец толщиной 4—5 мм., или особых колец из сетки, рифленой листовой меди и т. д. Однако, в паровозах новейшей постройки цилиндровые крышки ставятся исключительно на притирке без каких-бы то ни было прокладок. При высоких давлениях пара, допускаемых в соврс менных паровозах, такая конструкция является единственно возможной и надежной, и постановка цилиндровых крышек на каких-бы то ни было прокладках совершенно не должна быть допускаема.
Таким же способом должны ставиться и все крышки, закрывающие отверстие золотникового ящика. Износ прити рочной поверхности цилиндровых крышек допускается на глубину до 4 мм., а в золотниковых крышках—до такого предела, чтобы запас для притирки оставался не менее 2 мм.
Высокая температура, которой подвергаются цилиндры, работающие перегретым паром, требует некоторых коп структивных особенностей их устройства, именно: высок im
температура вызывает более значительное расширение ча стей цилиндра, соприкасающихся со свежим паром, отчего увеличиваются внутренние напряжения в его материале и этим облегчаются появление всякого рода трещин и коробление частей.
Самый материал, из которого изготовлен цилиндр, подвергаясь высокой температуре и при том температуре переменной, несколько изменяет свое строение и теряет свою крепость.
Для избежания и смягчения последствий указанных причин, конструкция паровозных цилиндров паровозов с перегревателями делается возможно проще, все необходимые переходы делаются возможно положения, и в моделях всячески предусматривается возможность свободного удлинения сильно нагреваемых частей.
Золотниковые камеры таких цилиндров делаются отделенными от остальной массы отливки и соединяются с ней лишь паровпускными каналами. Примером такой отливки могут служить цилиндры паровозов серии Э, Гп, Ап, и Л (черт. 232).
Надо при этом вообще заметить, что применение на паровозах перегретого пара сыграло значительную роль в смысле упрощения и усовершенствования конструкции частей паровоза, и, например, появившиеся ныне, чрезвычайно простые по конструкции, отливки цилиндров с круглыми золотниками, которые можно ставить безразлично на левую или правую сторону паровоза и часто даже на несколько серий паровозов, до известной степени несомненно обязаны своим появлением перегретому пару.
Порча и ремонт цилиндров. Так как цилиндры паровой машины паровоза принимают на себя все давление пара, приводящего паровоз в движение, то, вследствие этого, они подвергаются частым и серьезным повреждениям.
Кроме повреждений цилиндров, имеющих катастрофический характер и происходящих при различного рода столкновениях подвижного состава, от неумелого пользования контр-паром или от небрежного отношения к спуску воды из цилиндра через продувательные краны, наиболее серьезными повреждениями цилиндров являются повреждения в ни де трещин. Трещины появляются в теле цилиндра от ударов воды, скопившейся в цилиндре в период j сжатия, от неравномерного нагревания стенок цилиндра, от плохого камее гва чугунного литья, от оставшихся, вследствие сложно-сгп отливки, внутренних напряжений и т. д.
Большинство таких трещин поддается исправлению по-t 1 лионкой вдоль образовавшейся трещины медных или чугунных шурупов. Диаметр шурупов рекомендуется брать не менее 12.5 мм., а самые шурупы снабжать хорошей парез-
кои и крепко заворачивать в приготовленные для них отверстия.
Трещины небольшого размера исправляются постановкой одного шурупа, который ставится в самом конце трещины, обязательно несколько захватывая здоровое тело за концом трещины.
При значительной длине трещины приходится ставить несколько шурупов, которые необходимо располагать таким образом, чтобы каждый следующий шуруп захватывал и перекрывал собой другой предыдущий (черт. 234) и при том чтобы первый шуруп обязательно пересекал конец трещины и несколько захватывал здоровое тело. Если медные шурупы ставятся не на рабочей поверхности цилиндра, или золотникового лица, то головки их полезно аккуратно расчеканивать легкой чеканкой.
Черт. 234.
Особенно трудным для исправления является исправление трещин в паропроводных каналах и в их соединениях с телом цилиндра или золотниковой коробки.
Починка трещин в цилиндрах, при помощи постановки железных, чугунных или медных латок, в большинстве случаев является не рациональной, так как, не устраняя образовавшейся трещины и не предотвращая возможности дальнейшего ее развития, такая починка лишь еще больше ослабляет тело цилиндра отверстиями для болтов или заклепок латки.
Иногда, впрочем, бывают случаи, когда удачной постановкой латки удается сохранить цилиндр до следующего капитального ремонта, но к постановке такой латки рекомендуется прибегать лишь в том случае, если спасти цилиндр другим каким-либо способом уже невозможно и если нельзя помочь делу постановкой шурупов, а вместе с тем не желательно передавать паровоз в мастерские для смены цилиндра вследствие его недостаточного пробега или нарушения этим намеченного плана ремонта.
При повреждении паровоза при столкновении или при образовании продольной или поперечной трещины в цилиндре, часто также приходится прибегать к постановке хомутов стягивающих цилиндр по окружности (при продольных гр< щинах). или к постановке сквозных тяжей, от одного флаши цилиндра до другого (при поперечных трещинах). A launoii
постановкой таких хомутов и тяжей, являющейся уже делом опытности и искусства исполнителей и руководителей ремонта, удается иногда сохранить для работы на сравнительно долгое время цилиндры паровозов, получившие весьма значительное повреждение.
Цилиндры же, починенные постановкой шурупов, иногда служат настолько хорошо, что не меняются даже и при капитальном ремонте паровоза.
В последние годы, с развитием ацетиленовой сварки металлов, с большим успехом практикуется исправление трещин в цилиндрах заваркой их при помощи ацетилена.
Вторым обычным и частым повреждением цилиндров является выработка рабочей поверхности цилиндра его поршнем. Так как поршень движется в цилиндре неравномерно и на средине своего хода движется быстрее и несколько провисает на штоке, то рабочая поверхность цилиндра обыкновенно вырабатывается по средине несколько больше, чем по краям, и при том выработка по вертикальному направлению получается больше, чем по горизонтальному (овали-зация цилиндра). Благодаря же тому, что поршень при крайних положениях кривошипа не доходит до крышки на некоторую величину, по концам цилиндров образуются выступы и заработки, затрудняющие вытаскиванье поршня.
Кроме того, при неправильной установке параллелей и крейцкопфа и перекашиваньи вследствие этого поршня в цилиндре, иногда наблюдается однобокая выработка поверхности цилиндра или разработка его наискось относительно цилиндра.
Заработки по' концам рабочей поверхности цилиндра обыкновенно исправляются выпиловкой закругленными брусковыми пилами. При значительной же выработке поверхности цилиндра последняя исправляется расточкой цилиндра при помощи особых переносных станков, изображенных на чертеже № 235.
Станок для расточки цилиндров представляет собой солидный вал ау могущий вращаться в подшипниках б, при помощи винтовой передачи и системы зубчатых колес и, к, о, н, приводимых в движение в ручную, или от электро-мотора через червяк. Подшипники б укрепляются в шайбах, из которых одна устанавливается на шпильках цилиндра. Эти шайбы устанавливаются таким образом, чтобы вал а проходил строго но оси цилиндра и расстояние от него до заточек е по обоим концам цилиндра было по всем 4-м направлениям строго одинаково.
На валу а насаживается муфта, несущая на себе резец и автоматически передвигаемая при помощи винтов з1 и которые вращаются вместе с шестернями л1 и л2.
При расточке цилиндра необходимо строго наблюдать за качеством и состоянием резца, служащего для расточки Этот резец не должен быстро садиться, и разница в диаметре в разных концах цилиндра после расточки не должна быть
Il
IU1
Черт. 235.
ТОЛСТЫМИ,
более 1х4
м.м. Диаметр расточенного цилиндра не должен разниться больше чем на 12—15 мм. от диаметра нового цилиндра, а толщина его стенок должна остаться не менее 18 мм.
Если разработка цилиндра слишком зна чительна, или цилиндр уже подвергался несколько раз расточке и толщина его стенок после дальнейшей растолки выходит меньше 18 мм., а поршневые цилиндры вставляв гея
кольца выходят втулка.
Постановка втулок в цилиндры раньше производилась только в горячем состоянии. Для этого цилиндр сначала растачивается до требуемого для втулки диаметра и к нему притачивается втулка, наружный диаметр которой телается приблизительно на 1/4 мм. больше диаметра расгочсищн< цилиндра, а внутренний диаметр приолизип п.но cootih i
ствует нормальному диаметру цилиндра. Затем тело цилиндра равномерно нагревается и в расширившийся от нагревания цилиндр вставляется холодная втулка. Если втулка вставляется без отвалки цилиндра от рамы паровоза, то нагревали1 цилиндра производится помощью древесного угля, которым окружается цилиндр, если же цилиндр отваливается от рамы, то лучше всего нагревать его в отжигательной печи чугунно-литейной мастерской, где нагрев и ос-ывание цилиндра могут быть произведены вполне равномерно.
Расточка цилиндра под втулку производится с таким расчетом, чтобы толщина стенок цилиндра оставалась не меньше 16 мм.
I орячая постановка втулок, однако, вызывает в стенах цилиндра излишние напряжения, от которых появляются трещины. Появление этих грещин происходит часто не тотчас по постановке втулки, а спустя некоторое время, когда вся работа по постановке втулки уже закончена или даже
Чорт. 336.
паровоз уже начал свою работу. Такие случаи, конечно, вызывают излишние расходы на ремонт, и потому в настоящее время постановка втулок большей частью производится в холодном состоянии при помощи нажимного винта, как ука-юно на черт. 236.
Для этого цилиндр при помощи того-же станка растачивается строго цилиндрически и затем при помощи сильного винта в него вжимается втулка, наружный диаметр которой делается почти равным внутреннему диаметру расточенного цилиндра. Для облегчения постановки втулки наружная ее поверхность и внутренняя поверхность цилиндра смазываются салом.
После постановки втулки на место, в ней просверлива-Ю1СЯ и прорубаются отверстия паровпускных окон.
Иногда во избежание появления трещин в концах ци-линтра между его телом и втулкой прокладываются медные прокладки в виде колец, как указано на черт. 237 Про-к катка таких колец, смягчающих внутренние напряжения, Особенно рекомендуется при постановке втулок в цилиндры ( 'южной конструкции, как-то: цилиндры американских паро
возов, большие цилиндры паровозов типа Восточно-Китайской дороги и проч.
После постановки втулки на место, последняя растачивается начисто до необходимого вида и размера. Толщина стенки втулки не должна быть менее 10 мм.
Размеры втулок, вставляемых в цилиндры различных диаметров, указаны в вышеприведенной таблице.
Бывают случаи, что в теле нового или старого цилиндра или на цилиндрической части его при расточке обнаруживаются сквозные раковины, образовавшиеся при литье. Такие раковины иногда с успехом поправляются, так называемой, чугунной замазкой, но гораздо лучше исправлять их также постановкой медных шурупов или медных заглушек на резьбе, размер которых определяется размером раковины.
Заделка же раковины на рабочей поверхности цилиндра только и возможна постановкой шурупов или заделки.
Черт. 237.
При небрежном отношении паровозной бригады к скоплению конденсанционной воды в цилиндрах и пеудалении ее своевременно через продувательные краны, при попадании в цилиндр посторонних предметов, при потере крейцкопфного дышлового клина, а равно при неосторожном передвижении зимой замороженного паровоза, иногда происходят случайные поломки цилиндров, в виде отламывания их фланцев с более или менее значительной частью самого тела цилиндра. По тем или иным соображениям такие цилиндры иногда пет возможности отправить немедленно для смены цилиндра и приходится исправлять их своими средствами.
Если отломанная часть цилиндра значительных размеров, а место излома чистое, без раздробления металла на мелки* куски, проще всего отломанную часть снова приставить пл ее место и скрепить с цилиндром при помощи хомута и ш продольных тяжей.
Если-же отломанная часть разбита на мелкие куски, то ее иногда с успехом удастся заменить постановкой ме uion
4<‘i»r. '23N.
латки, отлитой на место отломанной части и тщательно при пасованной к телу цилиндра.
Наблюдаются также случаи, когда, вследствие небрежности при ремонте паровоза, в цилиндр между золотником и золотниковым лицом попадает инструмент или какой-либо металлический предмет, отчего при передвижении паровоза повреждаются перегородки между парораспределительными окнами.
Такие повреждения, в зависимости от вида их, поправляются или постановкой шурупов, или медных заделок, поставленных, как показано на черт. 238, в виде ласточкина хвоста.
Когда золотниковое лицо сработается более чем на 10 мм., а также в случаях значительной порчи золотникового лица, или обнаружения на нем большой раковины, не поддающейся исправлению постановкой шурупов, иногда приходится ставить на все золотниковое лицо на шурупах медный или чугунный наделок, вид и размер которого должен вполне соответствовать золотниковому лицу. Поверхности соприкасания наделки и золотникового лица сначала тщательно пригоняются и пришабриваются друг к другу, а затем наделка укрепляется шурупами. Толщина наделки обычно делается равной около 15 мм., а шурупы дотжны иметь утопленные головки.
Новые цилиндры, устанавливаемые на паровозах, а равно и цилиндры, работавшие уже на паровозе, при капитальном ремонте подвергаются испытанию гидравлическим давлением.
Для этого все отверстия цилиндра тщательно заглушаются и в цилиндр наливается вода. Затем посредством насоса давление в цилиндре поднимается до желаемого размера и все части цилиндра тщательно осматриваются и выясняется, нет-ли где либо течи, вследствие трещины или раковины. I ели позволяет конструкция цилиндра, то крайне желательно испытать гидравлическим давлением сначала самый цилиндр, шглушив его паровпускные отверстия, а затем уже весь цилиндр вместе с золотниковой коробкой-
Цилиндры высокого давления испытываются давлением на 5 атмосфер большим, чем давление пара в котле паровоза. Цилиндры же низкого давлении испытываются на давление, равное давлению пара в котле паровоза.
Гидравлическому испытанию подвергаются и паропро-нотпые трубы, при чем трубы, подводящие свежий пар из котла, испытываются давлением на 5 атмосфер большим
рабочего давления в котле, а рессивсрные ирубы только рабочим давлением в котле паровоза.
В главе о паровозах компаунд было уже указано, какое большое значение имеет конденсация пара, входящего в цилиндр, которая на просгых паровозах, работающих насыщенным паром, не дает возможности пользоваться отсечками, меньшими 0,25—0.3 хода поршня. Хотя применением перегретого пара указанный недостаток устраняется, но все ж пар, поступающий в цилиндр, во избежание и ,лишка расхода топлива на его перегрев и падения ею температуры должен всемерно охраняться от охлаждения его наружным воздухом. Для этого тело цилиндра и золотниковых ящиков обкладывается снаружи войлоком, пробковой или асбестовой массой, и 1и деревом, а сверху этого изоляционного слоя, на некотором от него расстоянии, укрепляется обшивка из железа толщиной в 1,5 мм.
Защита цилиндра от охлаждения помощью одной воз душной прослойки между цилиндром и обшивкой является недостаточной, и особенно необходимым является покрытие изоляцией передней крышки цилиндра, которая при движении паровоза всей своей наружной поверхностью охлаждается встречным холодным током воздуха.
ГЛАВА XVH1
Поршни и крейцкопфы.
Двигающийся внутри цилиндра паровоза поршень воспринимает на себя все дав пение пара, поступающего в цилиндр, и передает это давление на палец кривошипа ведущею колеса, при помощи своего штока, крейцкопфа и шатуна.
Поршень всякой паровой машины должен удовлетворять следующим требованиям:
1) Он должен возможно надежнее разделять одну половину цилиндра от другой половины и не пропускать пара с одной стороны поршня на другую.
2) Он должен быть достаточно прочным и в то же время легким, должен легко передвигаться вдоль цилиндра и ивна шивать последний возможно меньше и равномерней.
3) Поршень должен прочно и надежно соединяться со своим штоком (скалкой) и
4) Поршень должен требовать возможно меньше ремонта.
В соответствии с такими требованиями па современных паровозах получили распространение стальные или железные штампованные поршни / вида, и «Сраженного на чертеж ах
231 и 232 и отдельно на черт. 239. Встречаются иногда и пустотелые чугунные поршни, но эта конструкция на новейших паровозах не употребляется.
Для тою, чтобы не срабатывался самый диск поршня, диаметр его делается несколько меньше диаметра цилиндра, а поршень, для обеспечения от пропуска пара с одной стороны на другую, снабжается двумя или тремя „норшт-выми ко.и.иамии. Для этого на наружной цилиндрической части поршневого диска протачиваются две или три канавки, в которые вставляются плотно пригнанные чугунные разрезные
кольца, представляющие собой цилиндрического вида пружины, своею упругостью прижимающиеся к рабочей поверхности цилиндра.
Если поршень не имеет сквозного штока, то иногда канавки для колец в нижней части поршневого диска прогачи-в потея на 3,5 м м. мельче, чем в верхней части. Это делается для того, чтобы кольца внизу более выступали из канавок и по мере срабатывания их поршень не провисал бы вниз. При значительной длине хода поршня и малой тол-
Черт. -,<(К
щи не поршневой скалки (штока), такое устройство полезно •цлать и при сквозных, двухсторонних скалках. Иногда, вместо такого устройства канавок, ограничиваются постановкой на дно канавки 2-х или более железных или медных коротких наделок а (черт. 240), не дающих возможности кольцу просесть до самого дна канавки.
При работе паровой машины канавки поршня разрабатываю гея неравномерно по всей глубине, т. к., вследствие по-i гановки прокладок под кольца по мере их износа, разработ-к । к шавок происходит, главным образом, ближе к наружному
краю их. Поэтому, для достижения достаточной плотности пригонки колец, канавки поршня приходится периодически проверять на станке, отчего кольца становятся все шире, а промежутки между канавками и закраины поршня уменьшаются.
Так как поршневые кольца воспринимают па себя всю работу трения движущегося в цилиндре поршня и гарантируют машиниста от излишнего расхода пара, то правильность их устройства и работы имеет очень большое значение.
Для правильной работы поршневых колец, чугун, из которог о делаются кольца, не должен быть слишком твердым, чтобы кольца не изнашивали сильно стенок цилиндра, но в то же время он должен быть достаточно плотным и однородным, без каких-либо раковин или из’янов. Пригонка колец к канавкам диска поршня должна быть такова, чтобы кольца входили в канавки без малейшего зазора и в то же время без значительного трения. При этом поршневые кольца не должны быть слишком толсты и должны плотно прилегать к рабочей поверхности по всей окружности цилиндра. Как показывает практика, для герметичности поршня нажатие поршневых колец на стенки цилиндра не должно быть особенно большим, и правильно собранный поршень должен входить в цилиндр без особых усилий со стороны рабочего. Наоборот, слишком сильное прижатие поршневых колец к стенкам цилиндра не приносит никакой пользы и ведет лишь к быстрому изнашиванию как колец, так и самого цилиндра и к увеличению расхода движущей силы и смазки, вследствие возрастающего при этом сопротивления движению поршня. Стремление же достигнуть такой плотности поршня, что его приходится забивать в цилиндр ударами кувалды или шпалы, конечно, свидетельствует лишь о варварстве и непонимании дела его исполнителями.
При срабатывании колец по окружности и ослаблении их в пазах диска поршня сначала начинается пропуск пара и хлябанье колец в диске, а затем происходит излом колец Прибегать в этом случае к какому либо ремонту колец не стоит и проще и дешевле сменить самые кольца
Если поршневые кольца не имеют излома, но износились до того, что развод их замка доходит до 2.5 мм., а толщина колец становится менее 10 м/м., то их также заменяют новыми.
Изломанные и ли изношенные кольца заменяются новыми, вытачиваемыми из чугунного барабана, отлитого из мягкою, плотного и однородного чугуна без каких бы то ни было раковин и из'янов. Размер чугунного барабана берегся таким, чтобы его диаметр был больше диаметра ци линдра приблизительно на 25—30 м м. Выбранный таким образом барабан обтачивается как изнутри, так и снаружи. Наружный диаметр барабана обтачивается до диаметра на
0,02—0,03 большего, чем диаметр цилиндра, и обыкновенно выбирается больше, примерно, на 15—20 м/м. Внутренний диаметр делается таким, чтобы кольцо входило приблизительно нужной толщиной в свою канавку. Затем от барабана отре зается кольцо, шириной чуть больше ширины канавки в диске поршня, и на нем производится разметка „.т.инаи кольца. Если мы выбрали барабан диаметром на 20 м м. больше, чем диаметр цилиндра, то для разметки замков на наружной цилиндрической поверхности кольца (черт. 241), закрашенной предварительно мелом, проводят сначала линию Л Я, представляющую собой среднюю линию кольца. Параллельно линии АЛ, на расстоянии 3 мм. от нее в ту или другую сторону проводится линия ГЛ и [Л, затем перпендикулярно к I/; проводятся линии ЖЗ На расстоянии 10 мм. в ту и другую сторону от линии /КЗ проводятся линии 11 П1 и № А’2, а на расстоянии 44 мм. от этих линий проводятся линии .7, J2 и 3/, I/2. В точках /I, //, О и Г', как показано на чер
теже, делаются закругления.
Заштрихованная на черт. 241 часть .Г- J Н 1Г II Г О К2 высверливается и выпиливается, а разрезанное кольцо стягивается тонким железным обручем так, чтобы плоскости ДП и ГО его замка совпали между собой (черт. 241), и затем сгавигся на токарный станок для окончательной обточки. ИногДа, вместо стягивания железным обручем, замок кольца спаивается, но спайка, конечно, обходится дороже и требует больше времени.
На токарном станке, во 1-х, удаляются закраины / 1Г и /Г- И'2 (черт. 241) и всему коль-
ну придается требуемая раз-
мером канавки диска окончательная ширина, а,
Чррт. 241.
во 2-х, раста
чивается окончательно внутренняя поверхность кольца для получения нужной его толщины.
При таком изготовлении поршневых колец, они получают достаточную упругость и в то же время обе половины дамка, благодаря получившемуся между нами натягу, н iothq прилегают одна к другой и препятствуют про
пуску пара.
Иногда, для уменьшения работы, разрез обоих половинок замка производится по линии 1Б или же выбрасывается часть II' А'1 А” И2. При этом, конечно, плотность замка умень
шается и гарантия против пропуска пара становится также меньше.
Вместо замка, изображенного на чертеже 241, иногда делают также простой косой замок, изготовление которого гораздо проще, чем изготовление вышеописанного более сложного замка, но пропуск пара при таком замке будет несомненно больше.
Изготовленные тем или другим способом поршневые кольца надеваются на диск поршня и располагаются на нем таким образом, чтобы замки их, во 1-х, приходились в верх ней части диска поршня, во 2-х, не приходились друг против дру!а во избежание пропуска пара и, в 3-х, не приходились против отверстий паровых окон во избежание пропуска пара, попадания концов замка в окна и излома их при этом. Во избежание перемещения колец по окружности, иногда по линии соприкасания диска с поршневым кольцом вворачивается шуруп, не препятствующий работе кольца, но не дающий ему возможности перемещаться по окружности канавки диска.
Для лучшей работы поршневык колец, уменьшения пропуска пара и лучшею распределения смазки по поверхности цилиндра, по наружной поверхности поршневого кольца, по его окружности рекомендуется делать две или три канавки шириной и глубиной около 2—3 мм. Для того же, чтобы поршневые кольца своими краями не счищали смазку с ци линдра, края колец несколько закругляются. При работе поршня в указанных канавках образуется смесь смазки и пара, которая своей вязкостью и упругостью препятствует пропуску поршнем пара, и в то же время смазочное масло распределяется по всей окружности кольца и по всей поверхности цилиндра.
В правильно собранном кольце между кольцом и диском поршня должен иметься зазор, величиной около 1 мм., и поршень, при открытой передней крышке и отпущенном заднем сальнике, должен допускать лишь легкое покачиванье ею в цилиндре.
Для лучшего прижатия поршневых колец к рабочей по верхности цилиндра и разгрузки кольца от давления паря снаружи, многими конструкторами предлагалось устройство поршневых колец с подкладкой под них плоских или спи ральных пружин, постановкой вторых внутренних колец и г. д„ но по сложности своею устройства все эти конструкции па деле ие привились. С этой же целью иногда делают ш> окружности кольца несколько небольших сквозных отверстий через которые пар проходит под кольцо в канавку поршня и своим давлением разгружает и уравновешивает поршем.
Наблюдение за правильностью работы поршневых колец и устранение пропуска ими пара составляют одну из <н
новных обязанностей машиниста по отношению к своему паровозу.
О плотности пригонки поршневых колец и правильности работы поршней можно судить при достаточном навыке и во время работы паровоза, во 1-х, по силе вылета воздуха из цилиндровых продувательных кранов при следовании по уклону с закрытым регулятором, во 2-х, по характерному шуму отработанного пара, выходящего в дымовую трубу и по непрерывности его выхода, и. в 3-х, по тяге смазки паровыми масленками паровоза.
Для того же, чтобы убедиться в правильности работы поршней на стоянке паровоза, ставят поршень на средину его хода, затормаживают паровоз, ставят переводной рыча! на один из крайних зубьев, чтобы получить возможно полное открытие окна. После этого открывают цилиндровые краны и затем регулятор. Если пар выходит только из одного продувательного крана, именно с того конца цилиндра, где открыто окно для впуска пара, то значит пропуска пара поршнем нет. Если же пар выходит через оба крана, то значит пропуск пара имеется.
В последнем случае, а равно вообще не реже одного раза в 2 месяца является необходимым произвести осмотр поршней.
Для этого, открыв передние крышки, выдвигают поршень к концу цилиндра и, убедившись в целости колец, сначала при посредстве ломика качкой определяют насколько поршни слабы в цилиндре, а затем, раз‘единив шток поршня от крейцкопфа, выдвигая поршень несколько из цилиндра наружу, проверяют, правильно-ли работают поршневые кольца и не имеется-ли признаков заедания цилиндра поршнем, вследствие недостаточной смазки.
Признаком правильной работы поршневого кольца служит гладко отполированная, блестящая рабочая поверхность кольца по всей его окружности. Если же поверхность кольца не блестящая и в некоторых местах представляется матовой, заржавленной и не приработавшейся или-же если на приработавшейся поверхности кольца имеется синеватый налет от нагрева паром, то это свидетельствует о пропуске пара кольцами.
Кроме осмотра рабочей поверхности поршневых колец, конечно, удостоверяются еще и в том, что замки колеи расположены в цилиндре надлежащим образом и не совпадают ни друг с другом, ни с паровходящими окнами, и убеждаются, что развод замка не превышает 25 мм., а толщина колец имеется не меньше 10 мм.
Если кольца еще не сработались до указанной предельной толщины, но слишком слабы в цилиндре и но окружно-( ги их замечается пропуск пара, то в канавку под поршне-
’’ наропо.)
вог кольцо по о кружиэсти диска поршня подкладываются полосы кровельного железа разной толщины. При этом не следует допускать более одной прокладки под каждым ко 1ь-цом, и если их требуется больше, то надо подкладывать одну прок ria псу из более толстого железа.
При увеличении диаметра цилиндра по мере его и зноса и расточки толщину поршневых колец приходится постепенно увеличивать. Гах как. во избежание уменьшения упругости колец, их толщину ш следует допускать более 20—22'мм., а самое кольцо не должно выступать из диска более, чем на ’/2 своей толщины, то при известном диаметре цилиндра приходится уменьшать глубину канавок поршневого диска по всей их окружности постановкой железных прокладок до 3 мм. толщиной.
Иногда, вместо подкладыванья под кольца железных прокладок, кольца разводятся путем наклепки.
Для этого кольцо, снятое с поршня, вставляется в ци линдр и раздается ударами по нем особого молотка с круглой головкой. Нактепыванье кольца производится до тех пор, пока всей своей поверхностью оно не будет плотно прилегать к рабочей поверхности цилиндра.
Для более легкой и правильной работы поршневых колец и во избежание заедания их в цилиндре, рабочая поверхность цилиндра должна во все время работы поршня подвергаться равномерному смазыванию маслом или мазутом через специальные масленки и приборы.
Поступление масла должно происходить обязательно во все время работы и по всей поверхности цилиндра, потому что, как с отработанным паром, так и при периодическом продувании цилиндров через продувательные краны, часть смазки из цилиндра удаляется и последний начинает работать всухую.
Поэтому же совершенно неправильными являются де и ствия машинистов, которые ограничивают смазку цилиндров заливанием в клапаны Рикура чуть не целого бидона смазки перед самой остановкой паровоза на станции и затем при отправлении со станции тут же выдувают эту смазку через продувательные краны на станционные пути. Естественно, что пользы для цилиндров от такой смазки выхи шт очень немного и де ю ограничивается напрасной тратой см а. ки.
Кроме указанны* повреждений поршней паровозов, наблюдаются еще повреждения самого диска поршня в виц обнаружения в нем трещин и гтлс пл происходящих или ог дурной проварки металла или от других случайных обстоятельств. Если трещина очень невелика, то она может бы и. исправлена постановкой шурупа, если опа значи i ельь I, го диск поршня приходится заменят!, новым.
Поршневой шток, „поршневая скалка“ или «поршневой •стержень" г (черт. 231, 232, 239), на который насаживается дисг поршня, служит для передачи давления пара от поршневого диска к крейцкопфу и дальше на цаг фу кривошипа ведущего колеса. Поршневая скалка изготовляется из стали средней твердости и делается или односторонней (черт. 239) или сквозной (черт. 231 и 232).
При односторонних поршнях давление пара на одну и дручую сторону поршня получается неодинаковым и давпс-пиг пара на переднюю сторону приходится больше. Кроме того, поршень, не поддерживаемый спереди, при работе провисает, вырабатывает рабочую поверхность цилиндра и больше разрабатывает свой сальник.
При скво ном штоке диск поршня остается подвешенным как сзади, гак и спереди, менее вырабатывает нижнюю часть рабочей поверхности цилиндра и меньше разрабатывает сальники. В тоже время давление пара на переднюю и зад нюю стороны поршня выравнивается.
Поэтому, в старых паровозах, имеющих цилиндры небольшого диаметра с сршнительпо меньшим ходом поршня, поршни делаются большей частью односторонними. В паровозах же современной конструкции с цилиндрами большого хода и диаметра поршневые штоки делаются сквозными.
Диаметр шгока (скалки! поршня зависит от размера цилиндра и давления в нем пара и делается приблизительно равным от 0,15 до 0,175 диаметра цилиндра и определяется по формуле:
/—0,053 р.
где д=наибольшей разности давления по обе стороны поршня в килограммах.
Соединение поршневого штока с его диском делается различным образом: иногда поршневой диск навертывается на шток при помощи резьбы, после чего его конец расклепывается или снабжается гайкой. Иногда же поршневой шток в месте насадки диска поршня протачивается слегка на конус и вставляется в тело диска или под гидравлическим прессом или путем предварительного нагревания его диска. После насадки диска поршня на шток, он укрепляется на нем и ш гайкой со сквозной кованной шпилькой (черт. 231 или 232) или расклепкой (черт. 239).
Соединение штока с диском поршня должно быть сделано как можно надежнее, чтобы при работе паровоза диск поршня, под влиянием непрерывных сотрясений и ударов, не ослабевал на ходу поезда и не moi сойти с своего места и повредить крышки цилиндра. В то же время должна иметься во ьможность разборки соединения диска со штоком без осо-оы\ затруднений. Поэтому конструкция сквозного штока, 1и |.1вленно1 о в диск гидравлически или в iпрячем состоянии » > •
и укрепленного гайкой с солидной кованной шпилькой, заслуживает преимущества и, главным образом, употребляется в современных паровозах.
Передний конец сквозного поршневого штока делается меньшего диаметра (черт. 231 и 232), задний же конец делается большего диаметра и соединяется с крейцкопфом. Для соединения с крейцкопфом задний конец штока утолщается и образует головку а (черт. 242), которая обтачивается на конус с уклоном около Vio. Коническая головка поршневого штока тщательно притирается к отверстию в крейцкопфе и затем укрепляется при помощи клина 6".
Крейцкопфный клин б делается из стали и пригоняется к телу крейцкопфа и к концу штока таким образом, чтобы он
Черт. 24'2.
плотно прилегал своей поверхностью к плоскостям вв тела крейцкопфа и к плоскости н тела штока. Боковые поверхности клина .1.1 не должны соприкасаться ни с телом крейцкопфа, ни с телом поршневого штока, и между ними должен оставаться небольшой зазор. В нижней своей части клин снабжается разводной кованной шпилькой ж против выскакивания его из гнезда.
Притирку крейцкопфа к головке поршневого штока лучше всего производить, подвесив крейцкопф при помощи тали и установив шток поршня вертикально. При притирке же крейцкопфа к горизонтально расположенному штоку, притирка получается неравномерной, вследствие провисания конца крейцкопфа во время работы. Места w в крейцкопфе
ЗЮ
тщательно вы пили каются и притираются по краске при помощи проверочною валика, диаметр которого берется равным диаметру закругления клина.
На соединение поршневого штока с крейцкопфом должно обращать самое серьезное внимание, так как неисправность и расстройство этого соединения могут повести к выскакиванию клина на ходу паровоза, результатом чего может быть повреждение передней крышки и самого цилиндра.
Несмотря па тщательную пригонку и надежное укрепление, часто наблюдается, что. вследствие напряженной работы, а также вследствие ударов конденсационной во ты в цилиндре. тело крейцкопфа с (черт. 242) несколько раздается и головка поршневого штока проходит настолько внутрь крейцкопфа, что натягивать ее дальше клином не представляется возможным.
В этом случае прибегают к постановке прокладки между головкой штока и крейцкопфом. Прокладку необходимо ставить таким образом, чтобы она обертывала головку штока по всей окружности и отнюдь не была однобокой. Иначе при забивании клина, вследствие неравномерного нажима, может произойти разрыв гнезда крейцкопфа.
Если головка штока просела настолько,что достигнуть плотности соединения подкладкой уже нельзя, то прибегают к наделке на конец штока железного колпачка. Для этого тело головки несколько стачивается и к нему притачивается своей внутренней поверхностью колпачек а (черт. 243), который затем в горячем виде надевается на головку б и обтачивается по наружи до желаемого размера.
При проделывании в колпачке а (а равной в прокладке) отверстия для клина необходимо наблюсти, чтобы это отверстие было несколько шире и
как указано на чертеже 243 буквой в. Делается это для того, чтобы при случайном ослаблении колпачка на штоке и его сдвиге в сторону цилиндра тело колпачка не могло попасть под клин и образовать заусениц, которыми каин задержится при забивке, а затем оыстро ослабнет, что может повлечь за собой серьезные последствия.
В правильно пригнанном соединении крейцкопфа с новым поршневым штоком натяг нового клипа 3 (черт. 212) должен
Черт. 2'i3.
длиннее отверстия в головке
равняться около 5 мм., а в местах д должен иметься зазор около 1/з л,м-
Последствием ударов води в цилиндрах, от несвоевременного спуска ее через продувательные краны или попадания в цилиндр постороннего предмета, является изгиб штока поршня у поршневого диска или даже изгиб самого поршневого диска. Прогиб штока происходит обыкновенно у самого основания штока (под корнем) и лишь иногда по средине длины штока. Место прогиба определяется проверкой поршня на токарном станке. Изгиб штока по средине его длины устраняется или в холодном или в горячем состоянии при помощи пресса. Если величина прогиба не велика и не превосходит 10 мм., то шток выправляется в холодном со-
стоянии; если-же прогиб больше указанной величины, то шток предварительно нагревается. Выправленный под прес сом шток ставится на токарный станок и здесь окончательно выравнивается ударами молотка по прогнутому месту или легким поджатием домкратом, а затем протачивается резцом. Изгиб штока у ei о основания, а равно легкое перекашиванье самого диска, устраняются постановкой поршня на тс -парный станок и постепенным выпрямлением его при помощи прибора, изображенного на чертеже 244, представляю щего из сеоя нажимной винт, гайка которого прочно укрепляется на штоке при помощи хомута.
Нажимая постепенно винтом на край диска в нужном месте, можно выравнить как шток, так и самый диск.
В том месте, где винт нажимает на край диска поршня, кладется прокладка, а в канавку диска вставляется кусок старого кольца, чтобы не измять и не загнуть кромки поршня.
Посменное более или менее сильное нажатие винтом повторяется несколько раз, пока шток или диск не выпри мится.
Поверхность штока должна быть хорошо обточена и отполирована и нс должна иметь никаких забоин пли лар\
бин, так как всякие неровноеги штока расстраивают набивку сальников.
Особенно тщательно должны быть отполированы штоки поршней в паровозах с перегрева гелями, так как перегретый пар обладает особой текучестью и склонностью к пропариванью.
Поршневые сальники образуются в виде особых приливов в крышках цилиндра, в венгре которых делается отверстие для прохода штока. Простейшего вида сальники состоят из следующих частей (черт. 245): наружной части 1, вкладыша и грундбуксы Ь. В пространстве между Ли /» помещается сальниковая набивка, которая сжимается подтягиванием гаек. Для смазки штока в сальнике имеется маслинка.
Грундбукса Б делается из меди и состоит из 2 половинок, которые удерживаются в гнезде при помощи заплечи
Черт. 25 >
ков. Назначение грундбуксы состоит в том, чтобы заполнить зазор между штоком и телом цилиндровой крышки, необходимый для прохода головки поршня и вместе с тем, чтобы иметь возможность заменить эту часть при износе, не меняя всей крышки. Простейшая сальниковая набивка делается в виде плетенки из пеньки. Набивка сальника должна производиться таким образом, чтобы слой набивки в гнезде сальника был одинаковой толщины по всей окружности штока поршня и чтобы при нажатии сальника вся набивка сжималась одинаково.
В последнее время в значительном числе появились новые, патентованные набивки для сальников в виде асбестовою шнура, пропитанного жирами с примесью графита, в виде специальной тальковой набивки, представляющей собой меитечки, наполненные тальком, а также в виде металлической набивки, состоящей из длинных стружек или волокон ИЗ МЯГКО! О СП I.IH I.
К сожалению, все эти набивки несколько дороги и потому не получили большого распространения. Кроме того, в состав некоторых из них входят различные кислоты, которые могут оказать вредное влияние на состояние поршневой скалки.
Гораздо большее применение имеют в настоящее время паровозы с металлической набивкой, состоящей из нескольких колец различного сечения, входящих одно в другое и образующих собой набивку. Такая набивка, не теряя плотности соединения, может легко перемещаться по отношению к скалке поршня и автоматически устанавливаться нужным образом.
Особенно широкое распространение получили такие набивки с появлением паровозов с перегревателями, так как для паровозов, работающих перегретым паром, обыкновенная пеньковая набивка является совершенно непригодной и
Черт. 24Г>.
под действием высокой температуры перегретого пара быстро истлевает и перегорает.
Однако, и металлическая набивка сальников не свободна от недостатков, так как она мало эластична и слишком чувствительна ко всяким неправильностям и неровностям на поверхности поршневого штока. Кроме того, при высо ких температурах перегретого пара она слишком размягчается и быстро изнашивается. Все эти недостатки и необходимо предвидеть и устранить при изготовлении нового сальника и все они более или менее предвидены в конструкции саль ника, предложенной Шмидтом и изображенной на черт. 216
Главным преимуществом сальника Шмидта является, во 1-х, удобоподвижность его частей и их способность антом.i тически устанавливаться и занимать нужное положение в соответствии с положением штока поршня и, во 2-х, во < можность охлаждения сальника наружным воздухом.
Устройство этого сальника таково: в гнездо сальника •вставляется стальной „сальниковый стакан" аб с двойными стенками.
В кольцевое пространство между стенками стакана свободно входит наружный воздух и охлаждает набивку сальника. В стакан аб вставляется сначала упорное медное кольцо в и за ним три разрезных кольца <, д и в, имеющих в разрезе вид трапеции. Среднее кольцо д вытачивается по большей части из меди, а крайние кольца е и i из специального сплава.
За набивочными кольцами в стакан вставляется нажимная втулка ж, поверх которой надевается спиральная стальная пружина з, которая одним концом упирается в заплечик втулки ж, а другим в железное шаровое кольцо и, надетое на ту же втулку ж. Шаровая поверхность кольца и входит в шаровое углубление второго кольца к, задняя плоская поверхность которого тщательно притерта к дну сальникового гнезда аб и может свободно перемещаться по его поверхности.
К наружной кольцевой поверхности стакана аб притерто медное кольцо д, другая сторона которого обточена по шару и пригнана к шаровому гнезду во фланце и, которым удерживается в гнезде вся набивка сальника. Иногда сальниковый стакан делается не цельным, а составным из двух частей, навинчивающихся одна на другую.
Благодаря такому устройству сальников набивка может автоматически устанавливаться в нужном положении, поворачиваясь в 2-х шаровых поверхностях и скользя по двум вертикальным притирочным плоскостям. Сальник получается •очень подвижным и, вместе с тем, при работе поршня сальниковая набивка остается плотно прижатой к поршневому штоку, несмотря на игру и подвижность последнего.
Не происходит пропариванья такого сальника и при износе металлической набивки от времени, потому что кольца ?, д и е надавливаются друг на друга пружиной з и. вследствие трапецеидальности (конусности) их сечения, кольца i и е по мере износа будут прижиматься к поршневой скалке, а кольцо д к телу стакана сальника.
Кроме того, для разгрузки поршневых сальников и уменьшения износа металлической набивки впереди переднего сальника устраивается особая поддержка или кронштейн а, отпитый за одно целое с его фланцем .»? и служащий как бы продолжением сальника.
Внутри кронштейна н помещается направляющая втулка, которая вместе с крейцкопфом принимает на себя вес in тока и поршня и тем разгружает самые сальники.
Так как сальники паровозов с перегревателями подвергаются действию высокой температуры, то, во избежание
расплавления наоивочных колец и порчи скалки, такие сальники должны получать усиленную и непрерывную смазку, для чего кронштейн и снабжается масленкой о.
Иногда кольца ? и с делаются не сплошными металлическими, а изготовляются в виде пусготельных колец из мягкого сплава, которые набиваются самым мелким порошком графита (набивка Гуна). Ио мере срабатывания колец они выделяют из себя графит, который вместе со смазкой распределяется по поршневой скалке и, накопляясь между ко п>-цами, уменьшает работу трения в сальнике и износ как ча стей сальника, так и поршневой скалки.
Часто применяется также и другая конструкция сальника (чертеж 247) Сальник помешается в приливе в крышке цилиндра или золотникового ящика и состоит из 4-\ набивочных разрезных колец, имеющих снаружи коническую поверхность. Три кольца 5 сделаны из сплава, а четвертое кольцо—из меди. Все 4 кольца заключены в общий стакан 9 и всегда прижимаются друг к другу и к скалке при по мощи чугунного кольца 6’, на которое давит пружина 7.
Вторым своим концом пружина 7 упирается в чу1 ун ное кольцо /о, которое тщательно притерто к поверхности грундбуксы ). Кольца •> имеют одинаковую конусность наружной своей поверхности, именно 1 : 4, медное кольцо имеет конусность в 2 раза большую, именно 1 : 2. Вследствие конусности наружной поверхности кольца, последние под давлением пружины по мере износа входят глубже в стакан .0 Медное кольцо благодаря большому конусу его изнашивается несколько больше, чем кольца .5, но зато устрой ством двойного конуса достигается лучшее прилегание колец к штоку.
Имея в виду, что медное кольцо изнашивается быстрее, прорез его должен делаться несколько шире, чем у колец так как иначе обе половинки кольца упрутся одна в дру( ук> и кольцо перестанет прижиматься к скалке.
Благодаря наличию шарового кольца Г2 и вертикально притертым плоскостям соприкасания колец 10 и II, указан ный сальник, подобно сальнику Шмидта, получает полную подвижность и сам собой устанавливается в зависимое п от положения штока поршня.
Впереди сальника на шпильках его укрепляется навран ляющий кронштейн 2 со втулкой внутри.
Сплав для набивных колец металлических сальников .*u лается обыкновенно возможно дешевым и состоит из 80" свинца, 8°/° сурьмы и 12°/® олова. Более дорогой сплав со щр жит 89 ч. олова, 7 частей сурьмы и 4 части меди.
В видах более надежной защиты от пропуска пара саль ники этого типа иногда устраиваются двойными, как ук.мани на черт. 217, и имеют две набивки, расположении' одп.1 <.i
другой. По такому типу устроены, например, сальники на паровозах построенных Сормовским заводом для Сев.-Зап. доро!
Крейцкопф. Конец поршневого штока соединяется с на правляклцим /г* дети или ку?н шанкром и при его посредстве передает производимое на поршень давление пара движе щемуся шатуну или дышлу и далее кривошипу. Крейцкоп
Ч«‘Р1. 2W.
фы современных паровозов устраиваются двух типов и ь лаются или вида, изображенного на чертеже 2 IS, или ниш, указанного на чертеже 249.
Крейцкопф, изображенный на чертеже 248, состоит из тела крейцкопфа а, снабженного гнездом 6, служащим для укрепления головки поршневого штока,валика в- для соединения крейцкопфа с головкой ведущего дышла и двух поползушек / и г, которыми крейцкопф опирается и скользит по своим направляющим или „параллелям”, е и ж (черт. 248).
В паровозах прежней конструкции тело крейцкопфа изготовлялось из железа, а те части его, которые опираются на параллели, делались приставными и снабжались медными поползушками. В паровозах современной постройки вся средняя часть крейцкопфа а (черт. 248) делается цельной и изготовляется Hi литой стали. К тем поверхностям, которыми крейцкопф опирается па параллели, привертываются медные вкладыши или поползу тки гид.
Крейцкопфные поползушки представляют собой желобо-образные, медные, строганные отливки, которые всей своей рабочей поверхностью и боковыми закраинами прилетают к направляющим параллелям. К телу крейцкопфа поползушки прочно привертываются несколькими шурупами, головки ко-торы> во избежания задирания параллелей утапливаются или углубляются в тело поползушки. Кроме того, во избежание сдвига поползушек при ослаблении шурупов, тело крейцкопфа в месте их постановки делается также желобообразным, с закраинами, а самые поползушки снабжаются по концам заплечиками или выступами н, плотно пригнанными к тел}/ крейцкопфа. Для уменьшения трения между крейцкопфом и параллелями, рабочая поверхность поползушки снабжается углублениями, которые заливаются бабитом, а для лучшего распределения смазки на рабочей поверхности поползушек прорубываюгся неглубокие змеевидные канавки. Смазка крейцкопфных поползушек производится при помощи особо для этого устраиваемых масленок.
Крейцкопфный валик в служит для передачи силы давления пара от поршня и крейцкопфа к поршневому дышлу, которое соединяется с крейцкопфом при помощи крейцкопфною iioyiumuiiiKu, охватывающего этот валик.
Крейцкопфный валик подвергается большим усилиям и поэтому должен быть изготовлен из хорошего прочного материала (стали), тщательно зацементован и хорошо пригнан к своим гнездам.
Крейцкопфный валик не делается цилиндрическим по всей своей дайне, а те части его, которые находятся в теле крейцкопфа, делаются слегка коническими и аккуратно при-юняются и притираю гея к телу крейцкопфа (черт. 248 и 21 ») При этом конические части вх и в., обязательно делаются миллиметра на 3 и даже на 5 короче, чем глубина их гнезд в геле крейцкопфа для того, чтобы была возможное гь НЛТЯ1 । валика по мереею износа или разработки гнезда.
Во избежание вращения крейцкопфный валик снабжается шпонкой.
Укрепление валика в теле крейцкопфа производится или при помощи гайки с кон гр-гайкой ( черт. 249) или при помощи нажимного фланца а (черт. 248), прикрепляемого к телу крейцкопфа 4 или 6 шпильками. При кулиссе Гейзингера иногда этот фланец составляет одно целое с поводком для укрепления серьги, соединяющей крейцкопф с парораспре-делительным рычагом пли маятником кулиссы Гейзингера.
Шпильки, прикрепляющие нажимной фланец к телу крейцкопфа, в виду необходимости самого надежного укрг пления валика, должны ставиться особенно тщательно, а во время работы паровоза должны служить предметом осо бой заботливости со стороны паровозной бригады.
Такое же внимание должно уделяться паровозной бри тадой и соединению крейцкопфа со штоком, изображенному на чертеже 242 и описанному выше.
Устройство крейцкопфных направлню/инх или параллелей бы вает различно. При крейцкопфе вида, изображенного на черт. 248, параллели устраиваются но чертежу 250 и состоя г из 2-х стальных брусков е и ж четырехугольного сечения, прикретяемых одним своим концом к приливам задних ци линлровых крышек, а другим концом к специальным,солид ным. клепанным или литым, стальным кронштейнам р, называемым параллельны.» и рама мн (черт. 251 и 252).
Параллельные рамы в свою очередь крепко скрепляются с рамой паровоза при помощи заклепок или точеных бол тов, пригоняемых по месту.
Каждый конец параллели укрепляется 2-мя надежными и хорошо пригнанными шпильками или болтами Для большей устойчивости и возможности лучшего расположения болтов, концы параллелей делаются несколько шире, образуя ви лапы.
По своей длине параллели типа, указанного на черт. 250, обыкновенно делаются неодинаковой толщины и по средине несколько утолщаются. Рабочие поверхности параллелей, но которым движутся поползушки крейцкопфа, во избежанш образования заработков по концам параллелей, снабжаю к и небольшими уступами н (черт. 250). В месте прилегания по ползушек к боковым сторонам параллелей у ник так ю устраиваются рабочие поверхности п (черт. 248), ыющи-возможность при износе и неправильной выработке пара i лели тегче проверить ее путем выпиливания или простри гивания на станке не всей ее плоскости, а только винчу пающей части п Наличие таких рабочих поверкиосгеи и паралтелях является совершенно необходимым, гак как пи чительно облегчает проверку и выпиловку параллелей при их ремонте.
Кроме конструкции же 248, при неимении раллелей, устраиваются крейцкопфы с одной параллелью (черт. 249).
В этом случае параллель « делается несколько солиднее, имеет по всей рабочей длине одинаковое сечение и как сверху, так и снизу охватывается поползут кам и а и 6 крейцкопфа.
Конструкция соединения к ре й цк о п фа
крейцкопфа, изображенной на черте-па паровозе места дчя двух па-
Чгрт. 250.
Черт. 2)1.
со штоком поршня и конструкция крейцкопфного валика большей частью остаются такими же, как и при крейцкопфе вышеописанной крестовой формы. Тело такого крейцкопфа делается в виде желоба или корыта, в который вставляются бронзовые попол-зушки, нижняя а и верхняя б, которые охватывают собой параллель в. Верхняя поползушка нажимается и укрепляется желобообразной же накладной или крышкой t, соединяемой с телом крейцкопфа несколькими болтами д.
В теле крейцкопфа и в верхней его крышке устраиваются две масленки с и ж для смазыванья верхней и нижней поползушки и валика.
При крейцкопфе такой конструкции параллели иногда делаются совершенно симметричными и оба конца каждой параллели делаются совершенно одинаковыми, так что параллель при нужде может быть поставлена одним концом вместо j’lpvi ого или с одной 1 тороны па дру| ую.
В американских паровозах завода Балдвина системы Воклэна, благодаря наличию 2 ч цилиндров, крейцкопфы делаются особой формы (черт. 253) и каждый крейцкопф направляется четырьмя параллелями е. Крейцкопфы этих паровозов очень массивны и тяжелы, их рабочие поверхности быстро изнашиваются и изнашивают параллели, а развивающиеся в них при работе машины значительные силы инерции вредно отзываются на
стим для этою, что
работе прочих частей машины.
Износ параллелей паровозов допускается до 15 проц При большем износе параллель заменяется новою.
Раньше, чем перейти к описанию наблюдающихся в крейцкопфе повреждений и ремонта их, постараемся выяс нить, под действием каких именно сил находятся части крейцкопфа и его параллели. Допу
паровая машина паровоза движется вперед и что на поршень I/ действует сила пара р (черт. 254) Действие этой силы передается в точку //, представляющую собой крейцкопфный валик. Разлагая по закону параллелограмма, действующую в точке II силу р на две силы—силу о, действующую по направлению движения поршневого дышла и на силу //, действующую по наира-
Че рт. 254
влению, перпендикулярному!; параллелям, мы увидим что при дси.нсении паровоза вперед сила Ни. teficniex канал на параллели^ все/ ia направлена веера', следовательно. верхняя поползу шпа всеци прижимается к своей параллели и Сюлынс изнашивав/пел: если же разложим действующую на крейцкопфный валик силу пара при движении паровоза назад, то мы увидим, что с ia гающая этой силы, действующая на параллели, будет па правлена вниз и, следовательно, при езде паровоза за гни н ха до п часть дасдепин пара 6х цап пере ювашиеп на ни.цсннчо пара i re тт.
Все изложенное относится к крейцкопфу крестообразной формы (черт. 248). При крейцкопфе вида, изображенши о на
черт. 249, направление действия сил, конечно, будет то же самое, но благодаря другой конструкции крейцкопфа при работе паровоз;! вперед давление пара будет передаваться на нижнюю сторону параллели, а при обратной работе—на верхнюю.
Из чертежа 254 можно видеть, что сила, давящая на параллель, изменяется в зависимости от положения дышла и кривошипа и достигает своей наибольшей величины тогда, когда кривошип образует с дышлом угол, близкий к прямому, т.-е., когда кривошип находится около своего верхнего или нижнего положения, ио в это время крейцкопф находится по средине своего хода и потому под действием большей силы и параллели будут больше вырабатываться в своей средней части, чем по концам. При этом, чем короче будет поршневое дышло, тем больше будет сила, давящая на параллели и тем больше будет их выработка по средине.
Под действием, главным образом, указанных сил и происходит изнашивание параллели, которое еще более увеличивается при неправильной сборке частей крейцкопфа и параллелей и неправильном их содержании и, в свою очередь, влечет за собой разрабатыванье такой дорогой части, как паровые цилиндры. Поэтому на сборку и проверку параллелей и крейцкопфов должно обращаться самое серьезное внимание.
Сборка и проверка параллелей. Правильно установленные параллели должны давать возможность свободного передвижения крейцкопфа и поршня без излишнего трения, без заедания или перекоса. Для достижения этого, во I-х, каждая параллель должна по всей своей длине находиться на равном расстоянии от оси цилиндра, во 2-х, расстояние обоих концов каждой параллели от вертикальной плоскости, проходящей через ось цилиндра, должно быть одинаково, в 3-х, параллели не должны иметь никакого перекоса в поперечном
23 iiAi-otto ।
направлении и рабочая их поверхность должна в поперечном направлении быть строго горизонтальной.
При несоблюдении двух первых условий, помимо грения параллелей крейцкопфа и неправильного их изнашивания, перекашивается также и поршень, отчего при работе будет неправильно разрабатывать стенки цилиндра.
Условия правильной работы параллелей достигается следующим способом проверки при установке их на место.
Поршень вынимается из цилиндра и внутри цилиндра в передней его части устанавливается крестовина а, через которую пропускается стальной, тщательно проточенный вал 6, толщиной около 40 —50 м.м. и длиной, приблизительно ран ной двойной длине хода поршня (черт. 255). При помощи регулирующих болтов « вял 6 может быть точно установлен в центре цилиндра. Другой конец вала пропускается через приточенную к нему медную вгулку /, пригнанную и наглухо вставленную в коническую, точеную муфту ь Муфта д встав-
Ч«|»т. 256.
ляс-тся в отверстие заднего сальника ци линдра п укрепляется накладкой, закреп чяемой па сальниковых шпильках. Уставов ленный таким образом вал 6', располагается точно по оси цилиндра и служит для проверки параллелей.
Правильность установки вала тщательно проверяется посредством измерения расстояний от него до расточенной части цилиндра, по всем 4-м направлениям.
Тщательно выпиленные и проверен ные по линейке параллели устанавливаются на место таким образом, чтобы расстояние, и и />’ от рабочих поверхностей параллелей до проверочного вала е
и расстояние между самими паралле лями были по обоим концам параллелей совершенно одинаковы. Выравнивание параллелей относительно вала 6 дости
гается помощью нескольких прокладок j из тонкого листу вого железа, закладываемых между концами параллелей и их опорными плоскостями на параллельной рамке и задней
крышке.
Одновременно с этим, при помощи уровня проверяется горизонтальность установки параллелей в поперечном на правлении, а также проверяется правильность расположения параллелей относительно вала 6 и относительно друг-друга в поперечном направлении.
Для последней проверки употребляется прибор, изобрм женный на чертеже 256 и состоящий из двух линеек а(> и «*, образующих прямой угол.
На линейке иб насажена муфта я с зажимом г и пиитом
снабженным мелкойнл резкой. При последовательном при-кладываньи такого прибора частью аб и м к одной из параллелей в обоих ее концах, верхний конец линейки аб должен касаться друюи параллели, при чем не должно быть совершенно никакого перекоса одной параллели относительно другой. В то же время расстояние от линейки аб до проверочного вала, измеряемое винтом ж, также должно быть совершенно одинаково по обоим концам параллелей.
По мере износа поползушек расстояние между параллелями соответственно уменьшается, для чего вынимается одна или несколько прокладок з между передним концом соответствующей параллели и цилиндровой крышкой и закладывается между другим концом параллели и параллельной рамкой. Благодаря этому оба конца параллелей поднимаются или опускаются совершенно одинаково и не требуется новой проверки параллелей.
Если на крейцкопф ставятся новые поползушки, то после проверки и окончательной установки параллелей приступают к разметке /кнкш) шгк и.ш крейцкопфных наличников. Для правильной работы крейцкопфа вообще необходимо соблюдение следующих условий:
1) чтобы ось гнезда для штока поршня находилась на оси цилиндра;
2) чтобы ось отверстия для крейцкопфного валика была горизонтальна и перпендикулярна к оси цилиндра;
3) чтобы ось гнезда для штока и ось крейцкопфного валика лежали в одной плоскости, проходящей через ось цилиндра;
4) чтобы указанной плоскости были параллельны и рабочие поверхности поползушек крейцкопфа и чтобы последние были параллельны между собой.
Имея в виду соблюдение этих условий, крейцкопф с тща-гельно пригнанными к нему, но еще не простроганными по-ползушками устанавливается на плиту и, в зависимости от определившегося расстояния от оси цилиндра до рабочих поверхностей параллелей и от ширины последних на простроганных концах поползушек, при помощи рейсмуса провозятся горизонтальная и вертикальная риски.
Указанные риски наносятся с таким расчетом, чтобы расстояние от горизонтальных рисок с обоих сторон верхней и нижней поползушки до контрольной линии, проводимой на крейцкопфе через центр крейцкопфного валика, и центр гнезда штока поршня были строго равны определившимся при установке параллелей расстояниям от верхней и нижней параллели до оси цилиндра. Эта же контрольная цшня, соответствующая положению оси, наносится и па параллельных рамках и на цилиндре для облегчения дальнейших проверок положения крейцкопфа. Вертикальные
риски, определяющие ширину поиолзушек, должны строго соответствовать ширине и положению соответствующей параллели.
Проверка правильности хода поршня. После каждой разборки крейцкопфа или ремонта подшипников ведущего шатуна необходимо производить проверку хода поршня, которая делается для того, чтобы выравнить об‘емы вредных пространств в передней и задней части цилиндра.
Равенство об'емов вредных пространств имеет очень большое значение для плавности хода паровоза и равномерности износа дышлового механизма, поэтому работа по проверке хода поршня является одной из самых ответственных и серьезных работ по ремонту паровой машины паровоза.
В том случае, если передний и задний паровпускной канал имеют один псовое сечение и длину, а поршень имеет вполне симметричный вид, выравниванье об‘емов вредных пространств значительно облегчается и сводится к выравниванию величин недохода поршня до передней и задней крышки цилиндра при положении кривошипа в передней и задней мертвой точке.
Если-же размеры паровпускных каналов неодинаковы или поршень не симметричен, то величины недохода поршня до крышек не должны быть равны и для определения их приходится измерять об'емы паровпускных каналов непосредственно. Для этого, после удара поршня в крышку ци линдра, наливают через впускные окна воду последовательно в переднее и заднее пространства между крышкой и поршнем гак, чтобы вода поднялась до уровня золотникового зеркала. Во избежание пропуска воды поршнем, последний предварительно тщательно обмазывается салом. Затем, через продувательные краны выпускают воду в какие-либо сосуды и взвешивают ее. Разница в весе воды, выпущенной из не редней и задней частей поршня, показывает на сколько об см одного канала больше другого. Если половину этой разницы вычислить в граммах ’) и разделить на площадь поршня в квадратных сантиметрах, то мы получим в сантиметрах нс обходимую разность недоходов поршня до крышек, котор 1я для достижения равенства об'емов вредных пространств, должна быть всегда сохранена и впредь при последующих проверках поршней. Об'ем вредного пространства вообще делается равным от 3 до 8,5'7<» от об‘ема цилиндра. В пари возах же компаунд вредное пространство малого цилиндра делается равным 10— 11°д> об‘ема цилиндра а у большого цилиндра около 6 - 8° о, в виду большого сжатия при пари распределении обыкновенным золотником.
г) Как говорилось в главе I, грамм есть единица веса, соогиетстну им i весу 1 кубического сантиметра воды.
Самая проверка хода поршня производится следующим образом: прежде всего определяют крайние положения поршня в цилиндре, для чего крейцкопф раз‘единяют от ведущего шатуна (дышла) и, при помощи лома, с силой продвигают крейцкопф, а с ним и поршень сначала в отну сторону, пока поршень не ударится в крышку цилиндра, а затем , также в другую сторону. Положения концов крейцкопфа, соответствующие крайнему переднему и заднему положению поршня, отмечают на параллели рисками 01 и (h (черт. 250), провотя чертилкой вдоль наружных вертикальных краев
крейцкопфных поползушек.
Определивши крайние положения поршня, вновь соединяют поршневое дышло с крейцкопфом и, передвигая паровоз, определяют те положения крейцкопфа 7 с и Т>, которые он занимает при переднем и заднем мертвом положениях кривошипа, которые также отмечают рисками
Для того, чтобы вернее найти положение крейцкопфа при мертвых положениях кривошипа, поступают следующим образом: берут „контрольный крючек" (черт. 257), изготовленный из стали толщиной нс* менее 12 мм и имеющий две ножки, одну 4 более длинную, другую Б более короткую. Длинную ножку 1 крк
Черт 2>7.
а 1/> ставят в постоянный
керн и на раме паровоза, а другую короткую ножку опирают на бандаж ведущего колеса.
Керн I на раме паровоза должен быть нанесен на высоте верхнего края колеса так, чтобы стержень крючка рас полагался горизонтально, а короткая ножка приходилась приблизительно на вертикали, проходящей через центр несущею ската. Приготовив контрольный крючек, буксуют паровоз вперед. Когда кривошип подходит к тому или дру-юму мертвому положению, например, к заднему, но не дошел еще до горизонтальной линии на 20—25 градусов, буксование паровоза прекращают и отмечают положение крейцкопфа риской на параллели с задней стороны крейцкопфа, по его ходу В то же время проводят короткой ножкой контрольного крючка риску .1/1 на бандаже ведущего колеса. За гем буксуют паровоз далее, пока крейцкопф, а с ним и поршень, сойдя и затем пройдя свое заднее мертвое
положение, не вернется обратно до сделанной на параллели риски. В этот момент буксование паровоза останавливают и короткой ножкой крючка наносят на бандаже ведущего колеса вторую риску J/2.
На обоих рисках W и :Из на равном расстоянии от края бандажа ставят керны и дугу Jfi и V_ между кернами деляг пополам. В средине этой дуги ставят отчетливый, проверочный керн О, который для отличия от других обводят кружком. Точка О и будет соответствовать заднему мертвому положению кривошипа и при подведении ее под короткую ножку контрольного крючка i ривошип расположится совершенно точно в задней мертвой точке. В этот момент и наносят чертилкой риску Т> (черт. 250), соответствующую заднему мертвому положению поршня и крейцкопфа.
Буксуя паровоз далее вперед, такпм-же точно способом наносят на бандаж керны, соответствующие остальным мертвым положениям обоих кривошипов, и соответствующие им риски на параллелях.
Таким образом, нанеся на правой параллели риски 1\ и Т> (черт., 250) соответствующие мертвым положениям кривошипа, а следовательно, и мертвым положениям крейцкопфа и поршня, и пользуясь ранее нанесенными рисками Ch и соответствующими крайним положениям поршня при расцепленном поршневом дышле, мы получаем расстояние Ог 7’1 и (h Т>, онре у’лмютие величины ере iныл нрринринсте в задней и передней частях цилиндра при данной хлине< поршневого дышла.
Так как, при одинаковых паропроводных каналах и симметричном поршне, расстояние от поршня до крышек, т.-е. расстояние di 7'1 и Т> должны быть равны меж чу собой, то для получения равных вредных пространств необходимо изменить длину поршневого дышла таким образом, чтобы расстояние ih Т\ и <)> Т> стали равными между собой.
Однако, раньше, чем изменить длину дышла, надо еще внести поправку на удлинение штока поршня от нагрева паром. Дело в том, что металлический шток поршня, как и вообще большинство других тел, при нагревании удлиняется, при чем удлинение его достигает 1 мм. Так как задний конец штока поршня упирается в крейцкопф и далее в пален кривошипа, го удлинение штока может произойти только по направлению вперед и на горячем Паровозе, вследствие удлинения штока поршень будет уходить на 1 мм вперед по направлению к передней крышке цилиндра. Таким обра зом, длину дышла надо изменять так, чтобы пл ход о гном паровозе недоход поршня до задней крышки бы г на 2 мм меньше, чем недоход до передней. Toi/ra при юряч' м плро
возе-поршень уйдет па 1 мм вперед и вредные пространства уравняются.
Если, например, при проверке хода поршней выяснилось, что при мертвых положениях поршня расстояние О /\ от поршня до задней крыши равно 9 миллиметрам и от передней 15 мм, то значит поршень слишком сдан назад и для выравниванья вредных пространств надо его передать вперед. Без поправки на расширение штока, нужная цчя уравнения вредны' пространств величина определится равной
9|-15 ю ---ту--~-12 мм.
Вводя-же поправку на удлинение поршня, мы должны сделать на холодном паровозе недоход поршня до задней крышки равным И мм, а недоход поршня до передней 13 мм. Тогда при нагревании штока эти величины выравниваются и будут равны по 12 мм.
Так как в нашем примере для уравнения вредных пространств требуется недоход поршня до задней крышки, вместо 9 мм. сделать равным 11 мм, т.-е. передать поршень вперед на 2 мм, то сделать это возможно удлинением поршневого дышла на 2 мм, т.-е. удлинением расстояния между центрами его подшипников, что и достигается, в зависимости от конструкции дышл<1, убавлением или добавлением прокладок между подшипниками и дышловыми рамками, или при новых подшипниках—прострожкой их на требуемую толщину (подробно дальше).
При несимметричных дисках поршней принимается во внимание еще и поправка на несимметричность, способ определения который был указан выше.
Разметка мертвых положений кривошипов должна производиться с полной тщательностью, так как на ней основывается затем дальнейшая проверка всего парораспределения.
Для большей правильности занесения рисок употребляемую для этого чертилку необходимо заправлять так, чтобы она имела не шилообразную форму, а имела одну сторону плоскую и совершенно прямую, т.-е делать ее в виде стамески.
Предварительно все старые риски на параллелях до ажпы быть зачищены, риски-же и керны, нанесенные на бандаже, должны служить для дальнейших проверок поршней и плотников вплоть до последующей смены скатов или бандажей.
Кроме того, при проверке хода поршней необходимо обращать внимание на то, чтобы во время проверки хода поршня буксы занимали в челюстях рам свое среднее положение. 1’1я достижения э<ого наилучшим образом, во
время проверки хода поршня буксы ведущего ската необходимо зажимать клиньями и между буксой, рамой и подбуксовыми связями забивать деревянные прокладки.
Ход поршня, как было указано, должен быть равен 2 кривошипам.
На практике ход поршня делается в пределах от 500 до 750 мм и обычно принимается равным от 1,25 до 1,5 диаметра цилиндра. Так, при 2-х спаренных осях ход поршня делается от 1,45 до 1,5 диаметра цилиндра и при 3-х спаренных осях от 1,33 до 1,37 диаметра и при 4-х спаренных осях от 1,23 до 1,25 диаметра цилиндра.
ГЛАВА XIX
Шатуны (дышла), их конструкция, повреждения и ремонт.
Как было указано в главе IX, преобразование поступательного движения поршня и крейцкопфа во вращательное движение ведущей оси производится посредством шатуна или поршневого дышла.
Чор| 2;»К.
Движущий шатун или поршневое дышло представляет собой прочную стальную поковку и состоит из 2-х головок или дышловых рамок а и б (черт 258) и средней ча сти шатуна ев. В головках шатуна а и б укрепляются подшипники / и д. При помощи подшипника называемого поршневым подшипником, шатун соединяется с цапфой кривошипа ведущего колеса, а при помощи подшипника д, называемого крейцкопфным по циинником шатун соединяется с валиком крейцкопфа.
Размер движущего шатуна или поршневого дышла имеет очень большое значение. С одной стороны, как мы видели раньше, чем короче будет шатун, тем неправильнее будет ход поршня и при вертикальном положении крн вошипа поршень будет тем дальше отходить от своего среднего положения; кроме того, чем короче шатун, тем
больше будет его наклон при вертикальных положениях кривошипа и тем большая часть давления пара на поршень будет передаваться на параллели. Однако, с другой стороны, при большей длине шатуна он выходит слишком тяжелым, при его движении развивается значительная сила инерции и движение частей паровоза становится непра-
вильным. Поэтому длина шатуна должна делаться возможно больше, но в то же время при большей прочности вес его должен быть возможно меньше. Длина шатуна делается равной от 5 до 10 кривошипов, и в большей части паровозов равна 7 кривошипам. Для того, чтобы шатун при такой длине выходил возможно более легким и в то же время прочным—его средняя часть делается более толстой
по середине ее длины и более гонкой по концам, а ее сечение делается или двутавровым (черт. 263) или в виде продолговатого четырехугольника с закругленными краями (черт. 26b.
Дышловые подшипники / и z (черт. 258) обыкновенно де кпотся составными из двух половинок, которые вста
вляются в головки или рамки и плотно прижимаются друг к другу при помощи клина. Та половина подшипника, которая прилегает к клину, называется клиновой половинкой, а другая—лобовой половинкой.
конструкция головок шатунов (дышловых рамок) и их. клиньев бывает разнообразной, и несколько наиболее рас пространенных типов их указаны на чертежах 259—264.
На чертеже 259 изображена головка шатуна, служащая для укрепления поршневого подшипника. В этой конструк ции подшипник имеет борт только с одной стороны, вста вляется в рамку сбоку и зажимается нажимным клином В, вставляемым сверху головки. Для того, чтобы клин К при работе паровоза не мог ослабнуть и выскочить из своего
места, он укрепляется по мощью пряжки « Пряж ка п вставляется сбоку головки в особое углубление и при помощи одного или двух болтов .1 плотно прижимается к клину, удерживая его н месте. На дышловой рам ке устраивается над пол шип ником масленка, слу жащая для смазки под шипника.
На чертеже 260 изо бражена головка другой конструкции, обыкновенно упо требляющейся для крейцкопфного подшипкина.
В этой конструкции широкий клин /» или вкладыш вставляется сбоку рамки вместе с половинками подшипника, снабжается внутри отверстием с резьбою и затем, помощью болта Л, подтягивается, прижимая половинки подшипника одна к другой.
На чертеже 261 показана головка шатуна, у которой клин расположен с другой стороны подшипника, чем в го ловке, изображенной на черт 259, т.-е. клиновая сторон i
подшипника расположена не к торцу дышла, а к его стер жню. На этом-же чертеже показано укрепление клина в дышле без пряжки, а при помощи болтов ч и б проходи щих через ушки в и t в головке дышла и зажимающих
клин.
В паровозах с коленчатыми осями, а иногда для удо< ства и на обыкновенных паровозах, делаются не цельные, а составные или открытые имонки шатхна (черт. 262 и 2b 1) В конструкции, указанной на чертеже 262, часть дышлопин рамки в делается от'емной и, после постановки подшиппи ка на место, закладывается сбоку рамки и закрепляется бол
гом. Прижатие половинок подшипников друг к другу достигается клином Преимуществом этой конструкции является возможность снабдить обе половинки подшипника боковыми бортами, благодаря чему подшипники крепче держатся в дышловой рамке. С другой стороны, эта кон-
*
Черт. 263
сгрукция все же является не вполне удачной, т. к. плотность пригонки вставной части в к остальной рамке при работе паровоза с течением времени нарушается и в теле головки
появляются выработки.
В этом отношении более удачной является к о н с трукци я, изобра же н-пая на черт. 263.
• В дышловой головке этого типа обе половинки подшипника также вкладываются с открытой торцевой стороны рамки и поэтому также имеют бор-гы с обоих сторон. Вставленные на место подшип-
Черг. 264.
пики удерживаются на
месте скобой аб, которая своими отверстиями о надевается па конец вилки дышла и затем зажимается клином вг. От-1СЛЫ1ОЙ пряжки в этой дышловой головке не имеется, а
последняя /I составляет одно целое со скобой аб и после за
бивки кчина соединяется с ним двумя болтами. В рамке,
Ч ерч 263.
указанной на чертеже, как и в местах прилегания к телу рамки скобы иб, так ив местах прилегания бортов подшипников, устроены выступающие из тела головки рабочие поверхности i i, благодаря которым проверка и выпиловка дышловой головки, при выработке ее тела, значительно облегчается, т. к. приходится выпиливать не всю рам ку, а только ее рабочие поверхности.
На чертеже 264 изображена раз'емная головка шатуна американского типа. Головка делается в виде скобы в, внутрь которой вставляются обе половинки подшипника, а затем скоба «, при помощи болтов б} б\ и £_>, соединяется с концом шатуна о
Преимущества этой конструкции заключаются в том, что при изломе скобы в, она легко заменяется новой. Кроме того, при такой конструкции обе половинки подшипника также снабжены бортами с обоих сторон, благодаря чему, при по rept клина, подшипник не может выскочить из скобы
Так как шатуны и их головки (дышловые рамки) несут большую работу и подвергаются большим усилиям, то, во избежание порчи их и образования в них трещин, при изготовлении их всячески избегают прямых или острых углов и всем частям рамки и отверстиям в них стараются придать плавное округленное очертание.
Сцепные дышла. Для увеличения силы тяги паровоза и использования сцепления с рельсами всех его осей, цапфы колес ведущей оси паровоза соединяются с цапфами соседних колес при помощи спаривающих шатунов или сцепных Конструкция сцепных дышл (черт. 265) подобна поршневым, но так как сцепные дышла несут более легкую работу, то конструкция их делается более легкой. Если на паровозе спаривается больше 2-х осей, то сцепные дышла делаются составными из 2-х или более частей и соединяются меж ду собой шарнирно при помощи железных цемеп тованных валиков в. (черт. 265). Делается это но избежание изгиба и поломки сцепных дышл, т. к при работе паровоза, вследствие игры рессор, ш ровностей пути, цапфы кривошипов всех осей ш всегда располагаются на одной прямой линии.
В том случае, когда, с целью придать паровозу более спокойный ход, какой-либо из осей паровоза дается возможность некоторого перемещения в по перечном направлении (разбег), сцепные дыш ы
снабжаются еще и вторым шарниром / (черт. 266), позволяющим одному из сцепных дышл свобо шо изгибаться не только в вертикальном, но и в горизонтальном направлении. Для
Черт 266
гого-же, чтобы при этом не происходило перекашивания подшипника на шейке, эти дышла снаожаются помпипии-K(tj№u eiuwifMM Гтанги, В этой системе
половинки обыкновенно подшинпика не вкладываются непосредственно в дышловую рамку, а заключаются между 2 другими вкладышами с, наружная повер хность которых обточена по шару. Благодаря такому устройству, при боковом перемещении ската подшипник получает возможность несколько поворачиваться в своих рамках, принимая положение, соответствующее цапфе его кривошипа.
Такие дышла и подшипники, например, устроены на паровозах „Прэри", типа 1 3 1, построенных Сормовским заводом.
На черт.267 и 267-ауказанаоригиналь ная конструкция головки подшипников сцепных дышл, устроенных на паро
Чорт. 267,
4<рг 267-.1.
козах типа 0-5-0. сер. Э. Эти подшипники не разъемные, а состоят из цельных бронзовых цилиндрических втулок а, залитых внутри бабитом. Втулки загоняются в круглые, дышловые головки б и укрепляются против вращения в головке вкладышем с, имеющим четырехугольное сечение; никаких клиньев для подтягивания и укрепления подшипников в рамках не имеется. Для того же, чтобы возможно было надеть такие цельные подшипники на пальцы кривошипов, наружные заплечики i пальцев кривошипов делаются от'емными, в виде дисков, и укрепляются на месте помощью болтов, пропущенных по оси пальца.
Повреждения и ремонт дышл и подшипников. Поршневые и сцепные дышла несут очень большую и ответе гвенную работу, передавая на ведущую и сцепные оси паровоза все давление пара на поршень, поэтому, при усиленной работе паровоза, дышла испытывают бо >.ыиие напряжения стремящиеся изогнуть и сломать их. Вследствие этих напря жений, в геле дышл появляются трещины. Если образовавшаяся небольшая трещина или надрыв останутся незамеченными, то они быстро увеличиваются и дышло ломается на ходу паровоза, что всегда влечет за собой серьезное повре ждение других частей паровоза: кулиссного механизма, па-рал телей, цилиндров и т. д. Поэтому-то от паровозной бригады и требуется всегда особенно внимательное наблюдение за состоянием дышлового движения, и именно поэтому помощнику машиниста рекомендуется собственноручно чистить и отбирать дышла паровоза. Если при чистке он заметит трещины на каком-либо из дышл паровоза, то последнее немедленно должно оыть или отремонтировано или заменено новым. Ремонт дышл путем наварки части их разрешается только для сцепных дышл, для поршневых же дышл такой ремонт не допускается и изломанное дышло заменяется новым.
Износ дышловых рамок. Менее значительные, но постоянные повреждения дышл заключаются в выработке поверхностей дышловых рамок в местах приле1ания к ним бортов дышловых подшипников, клиньев, клиновых скоб, вкладышей и т. д. Происходят эти повреждения потому, что пои шипники все время находятся под влиянием давления пара на поршень, при чем это давление при каждом обороте колеса дважды изменяет свое направление. Величина и быстрота образования выработок дышловых рамок бортами подшипников зависит от тщательности приюнки подшипника, толщины тела подшипника и ширины ei о бортов. При матов толщине тела подшипника и малой площн ш сонрпкосшиц ния ею с рамкой, подшипник скорее ослаб пне гея в рамке, начинает двигаться при изменении направления давления пара пл поршень и от его движения в рамке вырабатываются bi.iooiiiii.i.
С целью уменьшения выработки дышловых рамок, борты дышловых подшипников необходимо делать возможно шире. На это обстоятельство, к сожалению, раньше не все1 да обращалось внимание при постройке паровоза, и на паровозах некоторых серий борты подшипников сделаны совершенно недостаточными. При замене таких подшипников новыми ширину их бортов необходимо насколько возможно увеличивать.
На износ дышловых головок оказывает влияние также допущение так называемого патта по иаинников, т.-е. допущение некоторого зазора между половинками подшипников. Благодаря натягу обе половинки подшипника не могут соприкасаться друг с другом и укрепление их в рамке, конечно, ослабевает несколько быстрее. Поэтому, при капитальном ремонте никакого натяга подшипников не допускается. 11ри работе же паровоза в депо, для возможности постепенно сближать при помощи клина половинки подшипника по мере износа их рабочей поверхности и в то же время для тою, чтобы избежать зазора между половинками подшипников, спиливают несколько (jo мм) натяг подшипников, по в образовавшиеся между половинками подшипников зазоры кладут плотные деревянные или картонные прокладки или-же поверхности соприкасания половинок подшипников наплавляют тонким слоем мягкого бабита, который уничтожает зазор между половинками подшипника, но в то же время при нажатии клина легко сжимается, позволяя сблизить между собой половинки подшипника. Спиливание натяга подшипников нужно производить совершенно точно по yi ельнику, чтобы не происходило их перекоса.
Ремонт дышловых головок заключается в проверке их внутренних и наружных боковых граней, для чего все поверхности рамок выпиливаются по угольнику Тщательная проверка граней рамки по угольнику необходима для тою, чтобы подшипник не перекашивался в рамке и не работал по своему пальцу (цапфе кривошипа) одной стороной.
В случае значительных выработок дышловых рамок бортами подшипников в местах выработки ставятся наделки в виде отдельных пластинок или целых рамок а (черт. 268), тщательно пригнанных по месту и укрепляемых шурупами. В настоящее время такие выработки с успехом исправляются п.щаркой слоя металла ацетиленом.
В большинстве новейших паровозов, те места д рамок, । je наблюдаются выработки, т.-е. места прилегания к рамке портов подшипников, клиновой скобы, вкладышей и т. д., i лаюгся несколько выступающими из тела рамки (черт 263). Ьлподаря такой конструкции, исправление появившихся выработок легко достигается выпиливанием только поверхности них выступов. Такие выступы или рабочие поверхности не-
обходимо делать на рамках всех дышл новых паровозов, а равно и на дышлах старых паровозов при замене изломавшихся дышл новыми.
Постановка наделок на внутренние поверхности рамок не рекомендуется, так как такие заделки быстро ослабляются, и в то же время вырез для заделки ослабляет самое тело
Черт 2GS.
рамки, а в острых углах выреза появляются трещины (черт 269), влекущие за собой окончательную порчу всей рамки.
Износ толщины тела дышловых рамок, как весьма ответе гневных частей, не допускается больше 10 проц, от их первоначальных размеров и при износе большем 10 проц, дышловые рамки заменяются новыми
Пригонка подшипников. Полученные из литейно! о дышловые подшипники очищаются от формовочной земли и окалины, при чем особенно тщательно очищаются (вырубаются) углубления, предназначенные для заливки подшипника ба-битом. Затем, поверхности соприкосновения обоих половинок сострагиваются, заливаются бабитом и спаиваются между собой. После этого подшипники поступают на обстрожку их наружных поверхностей для последующей разметки их по дышловым рамкам. При обстрожке подшипников обыкновенно оставляется некоторый запас для окончательной припиловки их пилой вручную, при чем на торцевых (вертикальных) по верхностях подшипников запас оставляется несколько боль ший. Обстроганные подшипники пригоняются в соответству ющие рамки так, чтобы их поверхности соприкасания с рамкой и борты совершенно плотно (под краску) прилегали к поверхности рамок, и затем размечаются для расточки под шипников по диаметру пальцев кривошипов.
Разметка центров подшипников ведущего дышла. Длин.! поршневого дышла должна быть такова, чтобы при обоих мертвых положениях поршня получались требуемые вредные пространства (см. предыдущую 1лаву). Поэтому длина порш невого дышла, т.-е. расстояние между центрами отверстий его подшипников, должно быть равно расстоянию между центром цапфы кривошипа (пальца) и центром крейцкопф ного валика при переднем или заднем их мертвом положе
зав
нии, или, что то же, должно равняться расстоянию между центром ведущею ската и центром крейцкопфного валика, при положении крейцкопфа на средине его хода. Для определения среднего положения крейцкопфа в тех паровозах, в которых вредные пространства делаются одинаковыми, сначала продвжают крейцкопф вместе с поршнем назад до тех пор, пока поршень не ударит в заднюю цилиндровую крышку. Найденное положение крейцкопфа отмечают на параллели риской по заднему краю поползушки крейцкопфа. Затем передвигают крейцкопф с поршнем вперед до удара поршня в переднюю крышку и вновь отмечают риской положение задней кромки крейцкопфной поползушки. Разделив пополам расстояние между двумя полученными рисками, находят середину между ними и отмечают ее также риской на параллели. Если затем установить крейцкопф таким образом, чтобы задняя кромка крейцкопфной поползушки совпала с нанесенной на параллели средней риской, то крейцкопф расположится совершенно точно в своем среднем положении. При таком положении крейцкопфа берут штыкмассом расстояние между центрами крейцкопфною валика и центром ведущею ската и переносят полученное расстояние на дышло.
В тех паровозах, где вредит пространства делаются неровными, конечно, при определении среднего положения крейцкопфа эту разницу приходится учитывать, передвигая крейцкопф на соответствующую величину.
Производить самую разметку подшипников движущегося шатуна (поршнево! о дышла) для расточки можно двояким образом. Именно, можно или предварительно расточить оба подшипника по размерам крейцкопфного валика и цапфы ведущего кривошипа и, пригнав окончательно крейцкопфный подшипник, оставить на горцах лобовой и клиповой половинки подшипника кривошипа запас материала для возможности дальнейшей пристрожки его, для получения нужного расстояния между центрами подшипников, или же можно, не растачивая предварительно подшипников, пригнать окончательно оба подшипника в их рамки, и затем разметить центры подшипников для расточки их.
В первом случае работа производится в следующем порядке: подшипники размечаются для расточки таким образом, чтобы центр каждою подшипника находился на равном расстоянии от обоих юризонтальных (продольных) поверхностей его дышловой рамки и чтобы толщина половинок крейцкопфного подшипника соответствовала чертежу. Другими словами, крейцкопфный подшипник пригоняется окончательно и свою рамку. У поршневого подшипника лобовая и клиповая поверхность остаются пока непригнанными.
Для того, чтобы центр подшипника пришелся на сре-iiuie рамки по ее высоте откладывают в одну и в другую
сторону от внутренние горизонтальных кромок рамки но вертикальной линии произвольные, но одинаковые по величине, расстояния аб (черт. 270) с таким рассчетом, чтобы точки б не были закрыты бортами подшипников после постановки их в рамку. Точки б намечаются кернами. Затем поршневые подшипники вкладывают в рамку и закрепляют временным клином.
В отверстия подшипников забивают деревянные бруски с набитыми на них цинковыми или свинцовыми пластинками
и, разделив пополам расстояние между двумя точками б, средину между ними отмечают на свинцовой пластинке iоризонтальной линией, которая как раз будет располагаться по продольной оси рамки. На этой линии должен находиться центр
подшипника. Этот центр и наносят Черт 270 на этой линии с таким рассчетом,
чтобы он находился приблизительно на равном расстоянии от бабитовой поверхности подшипника, подлежащей обточке. Из найденною центра описывают окружность произвольным радуисом, несколько большим толщины пальца кривошипа. Эта последняя окружность служит контрольной при расточке подшипника и для дальнейшей проверки по ней произведенной расточки подшипника.
После расточки подшипников их ставят на место и в отверстия обоих подшипников забивают дервянные бруски а (черт. 271) с набитыми на них цинковыми или свинцовыми пластинками. Найдя при помощи нутромера центры расточен
ных отверстий подшипников, накернивают эти центры на обоих свинцовых пластинках и проводят через них линию Взяв штыкмассом расстояние между центром ведущей оси и центром крейцкопфного валика, при среднем положении крейцкопфа, переносят штыкмасс на дышло. Вставив очин конец штыкмасса в центр крейцкопфного подшипника, другим концом наносят засечку w на свинповой пластинке поршневого подшипника. Тогда расстояние от центра порш
нового подшипника до точки пересечения засечки де с рис кой e,i.—определит собой ту величину, на которую надо сострогать половину подшипника, обращенную к стержню дышла для того, чтобы центр подшипника о занял нужное
положение.
После выяснения положения центров подшипников, пл затылках клиновых половинок подшипников очерчивают чер тилкой по отверстию для клина необходимую ширину канавки для клина. Затем клиновые половинки подшипников выпи мают из рамки и, установив предназначенные для каждой рамки новые клинья так, чтобы они лишь немного не дохо
дили ю своею первоначального положения, снова вставляют клиповые половинки в рамку. На этот раз клиповая половинка подшипника может войти только до клина. Прижав клиновую половинку подшипника к клину и к другой половинке подшипника, наносят на подшипнике по клину риску. Эта риска будет определять собой глубину канавки для клина. Однако, при разметке подшипника для строжки надо не упу стить из виду, что от этой риски необходимо будет отступить к центру подшипника на ту величину, на которую, как определено выше, придется строгать лобовую половину подшипника для установки на место его центра. Затем обе половинки вынимают и сообразно нанесенным рискам размечают
Черт. 271.
для строжки, после чего осторожно прострагивают и окончательно припиливают и пригоняют их в рамки.
Всю указанную работу обыкновенно значительно упрощают, соединяя ее с проверкой хода поршня. В этом случае вся работа по с'емке длины дышла штыкмассом и перенесение ее на дышло, конечно, отпадает. Поставив дышло на место одновременно с проверкой хода поршня, определяют и ту величину, на которую надо сострогать лобовую половинку подшипника.
Если же по тем или иным соображениям желательно сначала пригнать подшипники, а потом уже разметить их для расточки, то после окончательной пригонки всех поверхно-( гей подшипников и их клиньев, забивают в их еще не рас-юченпые отверстия пластинки «(черт. 272) и, проведя на их гуинцовых пластинках риски с/ на равном расстоянии от обоих внутренних горизонтальных кромок дышловых рамок, перено
ся г на эти риски вышеуказанное расстояние между центром оси и центром крейцкопфного ва лика, накернивают полученные центры и из них описывают на каждом подшипнике контрольные окружности произвольным радиусом, несколько большим 1 2 шейки пальца кривошипа, и по ним растачивают подшипники до нужного диаметра.
Ширина рабочей поверхности подшипников делается при рас точке такого размера, чтобы зазор между подшипниками и галтелью шейки кривошипа, или так называемый разбег подшипника был не меньше разбега осевого подшипника, а оба напуска подшипника, т. е. выступы подшипника из дышловой рамки, были бы совершенно одинаковыми, т. е. чтобы средина подшипника приходилась против средины осевой шейки. Обыкновенно, впрочем, у ведующей оси не делается разбега ни у буксовых, ни у дышловых подшипников.
Разметка подшипников сцепных дышл. Разметка под шипников сцепных дышл производится следующим образом
Спайные и залитые бабитом подшипники прострагивают ся по рамкам таким образом, чтобы на торцах лобовой и клиновой половинок сцепных подшипников, кроме подшип вика ведущей оси, оставался непростроганным некоторый запас материала. Подшипник же ведущей оси пристрагиваем ся сразу и окончательно пригоняется к своему месту. Затем подшипники прнпиливаются и пригоняются по краске к со ответствующим поверхностям дышловых рамок, забиваются в рамки и размечаются для расточки по диаметрам шеек так же, как и поршневой подшипник.
Ширину подшипников определяют для расточки таким образом, чтобы, во 1-х, середина подшипника совпадала со срединой дышловой рамки, т. е. чтобы напуски подшипников или концы их, выступающие из рамки, были одинаковы (
обоих сторон, и, во 2-х. чтобы ширина подшипника соответствовала длине шейки пальца кривошипа и была меньше ее не менее, как на величину разбега, допущенного для осевых подшипников этой оси. Другими словами, чтобы разбег, т.-е. зазор между подшипником и галтелью пальца у дышлового подшипника, был не меньше разбега соответствующего буксового подшипника.
Размеченные подшипники растачиваются на стенке и тщательно пришабриваются по соответствующим пальцам кривошипов. После растрочки и пришабровки подшипников, они вновь забиваются в дышловые рамки и зажимаются временными клиньями. Затем в отверстие подшипников забиваются дс ревянные бруски с свинцовыми пластинками, на которых по контрольным окружностям наносятся центры подшипников, которые накерниваюгся кернами и через центр подшипников проводятся jоризонгальные линии «?. Проверив из найденных центров, помощью кронциркуля, по вышеуказанной контрольной окружности, правильность положения центров расгоченых отверстий, приступают к проверке положения центров подшипников. Для этого с особой контрольной плиты, которая должна иметься в каждых мастерских и больших депо, на которых совершенно точно нанесены и помечены кернами расстояния между центрами колесных осей различных серий паровозов, берут штыкмассом расстояние между центром ведущей оси и центром одной из соседних осей и переносят его на дышло. Один конец шгыкмасса вставляют в центр подшипника пальца кривошипа ведущей оси паровоза, а другой опускают на свинцовую пластинку соседнего сцепного подшипника и делают на ней засечку. Расстояние от центра подшипника до пересечения этой засечки с линией <:/ покажет насколько надо сострогать лобовую половинку подшипника для того, чтобы центр о стал на свое место. Определивши указанную величину на подшипнике очного из скатов, берут в штыкмасс с плиты расстояние между центрами втого и следующего ската и поступают таким-же образом.
Если не имеется контрольной плиты с нанесенными па пей кернами, определяющими расстояние между центрами колесных осей, то указанные расстояния можно взять непосредственно с колесных центров, у которых предварительно необходимо установить все осевые буксы на одной высоте от рамы и зажать их клиньями.
После определения положения центров подшипников, размечают их клиновые половинки для лрострожки канавки для клина тем-же способом, как и для поршневого подшипника.
Окончательно пригнанные и собранные подшипники вновь проверяют по цен трам, вставив в них такие же бруски с свинцовыми пластинками и наблюдая, чтобы расстояние между m играми дыш н»ных подшипников было совершенно точно
равно расстоянию между центрами осей паровоза, взятыми с контрольной плиты, а при отсутствии ее непосредственно с осей паровоза.
Разметку подшипников сцепных дышл, конечно, также можно производить и кругим способом, т.-е., не растачивая и не пришабривая их. пригнать сначала окончательно все подшипники по рамкам и пригнать вышеуказанным образом их клинья, а затем, вставив в отверстие подшипников деревянные бруски с свинцовыми пластинками, разметить на этих пластинках но штыкмассу с контрольной плиты центры подшипников и по этим центрам разметить подшипники для расточки. В этом случае, для точности пригонки, приходится только или растачивать подшипники, не вынимая их издыш ловых рамок, или же вставлять их для расточки в особые специально для этого приготовленные рамки.
Проверка центров сцепных дышловых подшипников. После некоторого пробега паровоза рабочие поверхности подшипников несколько срабатываются и соединение между телом подшипников и пальцами кривошипов становится не прочным. Вследствие этого при работе паровоза подшипники начинают стучать, отчего расстраивается весь движущий механизм. Этот недостаток, как было указано выше, устраняется спиливанием натяга подшипников. Хотя спиливание натяга подшипников производится одновременно и равномерно у всех подшипников каждой стороны паровоза, но после нескольких раз припилки подшипников все же правильность расстояний между центрами подшипников теряется и становится необходимым проверить их по цеш рам колесных осей. Эта проверка производится следующим образом: пальцы кривошипов всех осей проверяемой стороны паровоза ставятся в заднее крайнее положение. Буксовые клинья закрепляются наглухо. У сцепного дышлового подшипника ведущей оси спиливается до нужной степени натя» и затем этот подшипник также накрепко затягивается кли ном, у остальных же сцепных подшипников проверяемой стороны вынимаются дышловые клинья и клиновые половинки После этого пробуют, не имеют-ли оставшиеся лобовые половинки перемещения между рамой и пальцем кривошип.i и при наличии такого перемещения устраняют его подклады ванием между рамкой и лобовой половинкой подшипника соответствующей толщины прокладки из листового жел< <:•
После проверки центров всех дышловых подшипников они собираются и закрепляются клиньями, а закрепленные раньше буксовые клинья отпускаются на 2 нитки их р< я.оы
При сборке дышлового механизма паровоза надо строю следить за тем, чтобы при плотном закреплении клином o.i ною подшипника дышла подшипник другого конца л он» дышла совершенно правильно направлялся на палец его крп
вошипа и отнюдь не отклони лея в сторону. Если же другой
надо избегать.
Mi-1
подшипник отклоняется в сторону, то, очевидно, произошло перекашивание в рамке первого подшипника, а может быть, даже- изгиб дышла. Замеченную неправильность надо немедленно выяснить и устранить, т. к. иначе подшипники будут греться и расплавляться, а порты их будут быстро и бесполезно срабатываться.
Проверка центров дышловых подшипников должна производиться всегда одновременно с обоих сторон, и проверки центров подшипников только одной стороны
Дышловые клинья изготовляются из бандажной стали и имеют форму, указанную на черт. 273. Одна сторона клина ба, делается прямой, другая «/ делается с уклоном в 1/15. Так как при образовании отверстий в дышловых рамках желательно избегать острых углов, го предназначенные для клина отверстия в дышловой рамке делаются закругленными. Сторона клина, прилегающая к рамке, делается также полукруглой и тщательно припиливается и пригоняется к отверстию в рамке по краске. Боковые стороны клина не соприкасаются с боковыми стенками отверстия в рамке и между ними оставляется небольшой зазор. Для того, чтобы клин не мог выскочить из отверстия, в головке его укрепляют посредством пряжки « (черт. 259), которая тщательно пригоняется в вырез дышловой раМки и плотно прижимается к клину к болтами л и д. Кроме укрепления пряжкой, через нижний конец клина еще пропускается кованная разводная шпилька или чека, которая не может, ко
нечно, удержать ня месте клина, но все же не дает ему сразу выскочить при ослаблении болтов пряжки и дает машинисту время остановить паровоз.
Более удобна конструкция укрепления клиньев, указанная на чертеж. 261 и 265, в которой клинья закрепляются в юловках при помощи болтов, проходящих через отверстия, просверленные в ушках головки, и через продольный вырез клина. При такой конструкции устраняется необходимость наличия пряжек, при чем сокращается работа на пригонку таковых и избегается возможность повреждения рамки выработкой от пряжки.
Хороша также конструкция укрепления клина, указанная па чертеже 263.
При продолжи гель ной работе дышловых клиньев, в местах их прилегания к подшипникам и рамкам в теле клина образуются выработки. Для уничтожения этих выработок клинья проверяются выпиловкой Если же при выпиловке
ктин выходит слишком узким, то на сторонV f '"I его аб, прилегающую к подшипнику, ставится наделок ic, который укрепляется потайными а шурупами «черт. 274).
° Дышловые валики, служащие для шарнирного соединения между собой сцепных дышл, как было уже указано, изготовляются из железа и во избежание быстрой разработки цементуются и закаливаются. Так как, вследствие ударов при работе, прочность постановки валиков несколько расстраивается, то дышловые валики устраива-ются таким образом, чтобы имелась возможность несколько подтягивать их по мере разработки. С этой целью конец б валика, проти-4<pi 27'«. воположный его гайке а (черт. 27 ), делается не цилиндрической формы, а обтачивается на конус, 1 на конец валика, прилегающий к гайке, надевается коническое разрезное, нажимное кольцо я, которое плотно зажимает валик при подтягивании гайки. Для избежания
быстрой разработки как самого валика, так и отверстия в хвостике дышла, служащего для установки валика, в ги отверстия запрессовываются плотно приточенные ста п.иыг каленые кольца ?. Валики плотно пригоняются и притира
ются к отверстиям и укрепляются против вращения шпонкой I. Гайка валика укрепляемся на месте кованной шпилькой, пропущенной через тело гайки и валика.
На чертеже 276 изображена другая конструкция валика, применяющаяся на паровозах нормального типа серии О. Как видно из чертежа, в этой конструкции не имеется приспособления для подтягивания валика и конец его г делается не коническим, а цилиндрическим. Укрепляется валик ла месте при помощи шпонки i и шпильки е, пропущенной через валик и ушко дышла. Вместо шпильки е, иногда укрепление валика делается при помощи гайки, если это позволяет расстояние между сцепными дышлами и ведущим дышлом.
Так как дышловые валики срабатываются, Iданным образом, только в частях их окружности « и «р противоположных друт другу и расположенных по оси дышла, то по мере сработки валика его можно поворачивать на 90°, при чем сработавшиеся части окружности валиков становятся на место не сработавшихся и обратно. Конечно, в этом случае шпонку и отверстие для шпильки
прихоти гея также перемещать нт повое Черт. 276. Место.
На некоторых паровозах, кроме одного сцепного валика, ставится еще дополнительный предохранительный валик к.г (черт. 275», который при помощи шпонки и гайки плотно укрепляется в обоих отростках вилки .»/// одного ецеп-iioi о дышла, ио свободно проходит через хвостик о соседнего сцепного дышла, в котором отверстие для валика делается или в виде круга, диаметр которою больше, чем диаметр валика, или в виде овала или ограничивается радиусами окружности.
Назначение второго валика ка заключается в том, чтобы в случае обрыва главного валика или поломки ушка дышла не произошло сразу раз'единения сцепных дышл, могущего вызвать серьезную поломку машины.
ГЛАВА XX.
Парораспределительные золотники.
Парораспределительные золотники паровозов прежней постройки делались исключительно в виде плоских коробил 1ых зой'отников (черт. 277), которые изготовлялись из ме-III. л шин та и из чугун.).
Длина а такого золотника определяется расположением и шириной паровпускных окон и величиной наружных перекрыт и по возможности делается меньше, чтобы возможно было сделать и меньшее перемещение золотника. Ширина же золотника б делается больше длины и в зависимости от ши
рины впускных окон достигает резмера диаметра цилиндра, Глубина впадины золотника «, служащей для прохода отработанного пара из паровпускного окна в паровыпускное, делается такого размера, чтобы при предельном износе золотника сечение впадины было не меньше сечения паровпускного окна. Толщина полок золотника ?, которыми он сколь-
зит по поверхности золотникового лица, в новых золотниках делается равной около 25 мм.
и не допускается меньше 10—8 мм.
При малых отсечках ход золотника уменьшается и паро впускные окна открываются мало и, кроме того, в конце и начале впуска и выпуска пара паровпускное отверстие силь но суживается золотником. Вследствие этого скорость пара при проходе через впускное отверстие сильно возрастает и
при конце впуска происходит.
так называемое, мл пик- пира, сопровождающееся резким по-
нижением его давления, а при
конце выпуска происходит увеличение противодавления пара Это явление особенно увеличивается ври возрастании ско рости хода паровоза, и следовательно, и скорости поршня и золотника. Уменьшить мягие пара до известной степени можно тем, что ход золотника делают равным не только ши рине окна-j-наружная перекрыта, а делают его несколько больше этой величины (на 2—3 мм.).
Кроме того, для добавления свежего пара в конце и начале впуска, как было указано выше (см. гл. X), прибегаю! к устройству в золотниках каналов Трика. Устройство та кого канала указано на черт. 137 и 231. В то время, koi м золотник передвинется, например, вперед на величину на ружной перекрыши и заднее окно начнет открываться для впуска свежего пара, то одновременно наружная кромка ка нала Трика совпадает с краем золотниковою зеркала и пар через канал начинает поступать в канал Трика и далее и паровпускное окно. Ширина канала Трика должна быть пи возможности больше, г. к. при малой ширине канала Трика и особенно при больших скоростях в этом канале raioxi
происходит значительное мятие пара и падение давления, поэтому желательно доводить ширину канала Трика до 1-2 ширины впускною окна. К сожалению, однако, по конструктивным соображениям на паровозах это не всегда удается выполнить.
В видах выяснения достоинств золотников Трика, они были потвергнуты тща гель ному исследованию путем опытов при различных отсечках и различных скоростях хода, причем выяснилось, что при каналах Трика ере i/iee давление на поршень увеличивается по сравнению с обыкновенными золотниками более, чем на 20%, а при малых отсечках и большей скорости движения это увеличение доходит даже до 50%. Так как из рассмотрения диаграмм нам известно, насколько важное значение имеет увеличение среднего давления на поршень, го польза устройства каналов Трика становигея несомненной.
Уравновешенные золотники. С увеличением размеров паровозов и их цилиндров ста пи увеличиваться и размеры золотников, при чем давление пара на верхнюю поверхность золотника и, следовательно, трение между золотником и его зеркалом сделалось настолько значительным, что перевод золотника из одного положения в другое стал затруднительным, а на передвижение золотника при работе паровоза стало расходоваться до 3% всей силы, развиваемой паровозом.
Кроме тою, при больших давлениях на золотник требуется особо тщательный подбор материала для золотника, его формы и смазки, так как иначе легко начинается заедание золотника, вследствие чего происходит быстрое срабатывание и золотника и его зеркала и значительный пропуск пара.
Указанные обстоятельства заставили перейти к так называемым ри.архмеснным или уравновешенным золотникам, цель устройства которых заключается в том, чтобы нс дать свежему пару производить давление на всю верхнюю поверхность золотника и тем уменьшить давление, прижимающее золотник к зеркалу. Действительно, при хорошо пригнанных разгруженных золотниках сила трения между золотником и зеркалом уменьшается на 50—75%.
Из плоских, уравновешенных золотников на русских паровозах распространены золотники системы Ричардсона (черт. 278), системы Адамса (черт. 279) и особенно золотники системы Борриса (черт. 280 и 231).
Устройство золотника системы Ричардсона заключается в юм, что над золотником (черт. 278) помещается бронзовая уравновешивающая плита 6, ребра которой плотно вхо-1Я г внутрь углубления в верхней части золотника. Во время работы «плотника эта плита движется вместе с ним вперед и
назад. Верхняя плоскость плиты тщательно пришабрена к разгрузочному зеркалу или компенсаторной плите /. соеди-
ненной с золотниковой крышкой д. Для предотвращения доступа пара под уравновешивающую (компенсаторную) плиту 6 в золотнике устроены канавки с. в которые вкла
дываются 4 чугунных бруска ж\ бруски ж тщательно пригоняются к внутренним боковым поверхностям канавок и к уравновешивающей доске и,
кроме того, их концы тщательно припасовываются друг к другу, образуя прямоугольную рамку.
Для лучшею прижатия брусков к уравновешивающей плите /7, под бруски подкладываются плоские или спираль
Чрцт. 274.
ные пружины, которые сильнее прижимают бруски к плите и. таким образом, пат золотником образуется замкнутое пространство, в кото
рое не должен попадать свежий пар.
При неплотное ги брусков ж, пар из золотниковой коробки все-же может пройти в замкнут, пространство над золотником и уравновешиванье золо гиика может нарушиться.
Для устранения этого в золотнике делается канал «, соединяющий пространство над золотником с его внутренней впадиной и исходящим каналом.
Для правильной работы золотника необходимо, во-первых, чтобы плоскость разгрузочного зеркала была строго параллельна плоскости золотникового зеркала 11 и, во-вгорых, чтобы постоянно сохранялось плотное соединение брусков между собою, со стенками канавок золотника и зологниновой плитой и чтобы плита плотно соединялась с золотником и двигалась вместе с ним плавно и без ударов.
К сожалению, на практике оба эги условия редко соблюдают-
Черт. 280.
си, так как достигнуть постоянной параллельное ги зеркал при работе золотника трудно, а бруски ж быстро срабатываются, слабеют в своих пазах и пропускают пар в ымкн. пространство. Кроме того, плоские пружины, прижима
ющие бруски, очень часто ломаются и, попадая в цилиндр, задирают его рабочую поверхность. Благодаря таким недостаткам конструкции,пропуск пара золотниками Ричардсона бывает настолько значителен, чго не оправдывает своего назначения разт рузки золотника, а отверстие н часто просто заделывается и золотник обращается в обычный плоский.
Так как ремонт золотников Ричардсона сложен и дорог, а работа их все-же неудовлетворительна, то в настоящее время в России золотники Ричардсона на новых паровозах более не применяются, а на старых паровозах заменяются другими, более совершенными системами.
Из таких систем в России и Германии большим распространением пользуются золотники Борриса (черт. 231, 280 и 281), которые состоят из плоского золотника а, па верхний выступ которого насажены два чугунных компенсаторных кольца 6 и «, тщательно припасованных друг к другу.
Внутреннее кольцо 6— разрезанное с зазором в разрезе около 1 мм., наружное кольцо в цельное. Верхний выступ с, золотника обтачивается по шару (черт. 281) и к нему пригоняется вну т-реннее кольцо б, благодаря этому при случайном наклоне золотника плотность соединения кольца с выступом золотника не нарушается. В теле золотника по его диагоналям расположены 4 спиральные нажимные пружины (черт. 280 и 281), которые помощью надетых на них колпачков ж прижимают оба коль
ца к уравновешивающей плите /. Паи га t делается в виде отдельной отливки и соединяется с крышкой х помощью 4 болтов н.
Черт. 2S1.
Основным условием правильной работы золотников Бор риса является правильная установка компенсаторной плиты ?, таким образом, чтобы она отстояла от верхней кромки золотника не б злее как на 4—5 мм. и была строго параллельна золотниковому зеркалу.
При несоблюдении этих условий происходит поломка пружин з, поддерживающих кольца б и в, а затем перека шиванье и излом этих колец.
При хорошем досмотре и содержании золотники Бор риса служат достаточно исправно и могут сделать без ш мены пробег до 180,000—200,000 километров.
Не менее удачной является конструкция голо тиков Адамса (черт. 279). которые с успехом применяю гея и на паровозах некоторых русских ж. д В системе Адамса на верх
пий выступ с золотника а надевается сплошное чугунное кольцо б, которое прижимается к разгрузочной плите при помощи 4 спиральных пружин, таких же как и в золотнике Борриса. Непроницаемость соединения кольца б с золотником а достигается постановкой в теле золотника 2-х пружинящих колец в сечением 8x8 мм.
По имеющимся сведениям, золотники Адамса работают долгое время без особого ремонта, пропуска пара не наблюдается, а кольца 6 не ломаются и лишь срабаты
ваются овально.
Плоские коробчатые золотники как простые, так и уравновешенные приводятся в движение по большей части при помощи золотниковой рамки дг (черт. 282), служащей как бы расширением золотникового стержня и плотно охватывающей верхнюю часть золотника.
В золотниках паровозов прежней постройки сверху рамки укреплялась планка ж, а к ней приделывались 2 пружины з, которыми золотник плотнее прижимался к своему лицу. Употребление этих
Черт. 282.
пружин в сущности является излишним, так как во время работы паровоза золотник с достаточной силой прижимается к своему зеркалу давлением пара. При движе-нии-же без пара наличие пружин способствует лишь скорейшему износу золотников. Кроме того, эти пружины до
вольно часто ломаются, попадают в паропроводные окна
и могут испортить поверхность золотникового лица или перегородки между окнами.
Стержень или шток золотниковой рамки делается или сквозным, как указано на чертеже 231 буквами /Л* и /ffi и направляется передним и задним золотниковыми сальниками, или же делается односторонним (черт. 282) и проходит только через один задний золотниковый сальник.
Золотниковые сальники имеют в общем такое-же устройство, как поршневые сальники, и делаются или с простой пеньковой или тальковой набивкой или же с металлической набивкой той или иной системы. Передний сальник иногда (вменяется медной втулкой с глухим футляром, которая служит направлением для переднего конца штока. Такая конструкция, однако, не рекомендуется,т. к. по указаниям практики эта втулка сравнительно быстро срабатывается, что влечет за собой и более быстрый износ передней части
«плотника.
Задний конец золотникового штока, соединяющийся с тягой, ведущей к кулиссиому механизму, должен быть обязательно снабжен приспособлением, дающим возможность pi гулировать положение золотника и передвигать его вперед или назад на некоторую величину. Такие приспособления устраиваются различных конструкций. Самые простые и наи более распросграненные из них изображены па черт 283 и 284. Особенно удобна последняя конструкция (черт. 284). которая состоит из навинчивающихся на конец золотниковой скалки 2-х гаек с контргайками, между которыми зажимается конец золотниковой тяги, сделанный в виде ушка. Для того, чтобы гайки, регулирующие положение золотника, не отходили, они снабжаются мелкой зубчаткой и укрепляются при помощи накладок, входящих своими зубцами в зубцы на
Черт. 283.
Черт. 28'ь
гайке. Плоские золотники обыкновенно изготовляются in бронзы и лишь в Америке были серьезные попытки заменить бронзовые золотники чугунными. Как показал опыт, при давлениях до Юатм. и при условии применения непрерывной смазки помощью лубрикатора, чугунные золотники быстро и прекрасно прирабатываются к зеркалу, работают очень хорошо без быстрого износа и ремонта и в го же время требуют малого количества силы на приведение их в дни жение. Однако, при давлении выше 10 атмосфер, работа чугунных золотников становится ненадежной, так как они начинают задирать золотниковое лицо.
Как бы хорошо ни были пригнаны плоские уравновешу и ные золотники и как-бы хороша ни была их конструкция, т< м не менее,по мере их износа, утечка пара через неплотное!и их соединения постепенно увеличивается и доходит до6'л’ н даже до 80|‘ от всего расхода пара. С другой стороны, ухо i за такими золотниками сложен и дорог, расход смазки чун ствительно больше и потому польза, приносимая уранит шенными золотниками, не всегда превосходит их педо(тагкп
Кроме всего этого, но мере увеличения давления в koi лах современных паровозов и развития перегрева пара. стало
все более сказываться и другое неудобство золотников плоской формы: обыкновенно золотник пригоняется и пришабривается в холодном состоянии. Работать-же ему приходится в атмосфере горячего пара, при чем золотник от нагревания удлиняется и при том, благодаря сложности своей формы, удлиняется не равномерно и несколько коробится. Чем выше температура пара в золотниковой коробке, тем больше является коробление золотника и тем вероятнее становится пропуск им пара. В то же время перегретый пар отличается значительно большей текучестью и сухостью, чем насыщенный пар и потому, с одной стороны, требует как раз более плотных золотников, а с другой стороны, сухость перегретого пара способствует заеданию золотников и требует, чтобы грение при движении золотника было возможно меньше. Поэтому при температурах пара выше 270° плоские золотники являются уже не пригодными и их приходится заменять золотниками иилинлрическими^ в которых, помимо всего вышеизложенного, очень просто и легко решается и вопрос об уравновешивании.
Действительно, всякий цилиндр, подвергнутый внутрен нему или наружному давлению, является вполне уравновешенным и потому, если золотнику и золотниковому зеркалу придать цилиндрическую форму, задача уравновешивания золотника будет решена.
Наиболее простым решением вопроса о конструкции цилиндрического золотника было-бы устройство золотника в виде свернутого в цилиндр коробчатого золотника (черт. 285). При этом, как и в простом коробчатом золотнике, свежий пар может поступать в пространство 4, откуда идти по огибающим золотник каналам 6 внутрь цилиндра и, отработав в цилиндре, выпускаться в исходящий канал В.
Однако, ограничиться такой простой конструкцией золотника невозможно. Дело в том, что плоский коробчатый золотник прижимается к зеркалу давлением пара, цилиндрический же золотник вида, изображенного на чертеже 285, бу -дучи уравновешен, не будет приему зеркалу и поэтому при даже
самом незначительном износе золотника и его зеркала начнется пропуск пара.
Поэтому, цилиндрические золотники делаются более сложной конструкции и, во избежание сильного пропуска пара,
Чорт. 285.
жиматься пасом к
3N j
25 илр<»1«»?1.
снабжаются цилиндрическими пружинами, представляющими собой такие же поршневые кольца, какие надеваются на поршень цилиндра, но только меньшего диаметра. Для предо-хранения-же от износа самой стенки золотникового цилиндра, в этот цилиндр вставляется миоткиковая втулка /’(черт. 285) с отверстиями, соответствущими паровым каналам. При износе золотниковая втулка заменяется новой.
Кроме лучшего уравновешивания, цилиндрические золотники дают возможность легко достш путь еще одного улучшения, именно достигнуть, так называемого, внутреннего впуска пара. До сих пор, говоря о золотнике, мы считали, что отсечка свежего пара происходит наружными кромками золотника, а мятый пар выпускается под золотник и в пароотводный канал. Но при помощи золотника можно производить парораспределение и в обратном порядке, впуская свежий пар под золотник и выпуская его при открытии окон наружными кромками золотника. В этом случае внутренняя перекрыта должна играть роль наружной перекрыши и делаться большей и, наоборот, наружная перекрыта должна заменить внутреннюю и делаться меньшей. Золотники с таким парораспределением называются .(олошниками < внутренним выпуском. При начале хода поршня из мертвого положения такой золотник, очевидно, должен двигаться в проги воположную сторону, чем обыкновенный и поэтому при передвижении золотника с внутренним впуском от эксцентрика, эксцентрик должен быть насажен прямо противоположно сравнительно с эксцентриком при золотнике с наружным впуском, т. е. такой эксцентрик должен отставать от кривошипа на угол 9()'+угпл опережения (черт. 286).
Такого же перемещения золотника можно достигнуть и
Черт. 2-S6.
при обыкновенном расположении кривошипа и эксцентрика, устроив передачу от эксцентрика к золотнику при помощи двухплечего рычага вв (черт. 287).
Само собой разумеется, что при внутреннем впуске из меняется только направление движения золотника, законы же его движения остаются теми же.
Применить идею внутреннего впуска к плоским золотил кам понятно очень затруднительно, т. к. такой золотник оу
38G
дет отжиматься паром от зеркала, но при цилиндрических золотниках, особенно при большом давлении или перегре-юм паре, золотники с внутренним впуском являются весьма удобными, позволяя избегать действия свежего пара на зо-чотниковые крышки и сальники во избежание их расстройства. В то же время, при внутреннем впуске является воз-
можным легче предохранить свежий пар от наружного охлаждения и конденсации и тем уменьшить падение давления.
Цилиндрический золотник вида, изображенного на чертеже 285, можно заменить также портисаым ммошинком* состоящим из поршней а и 6, насаженных на один общий шток (черт. 288). При таком золотнике также может быть устроен по желанию или наружный или внутренний впуск пара.
Так как во избежание мятия пара паропроводные каналы желательно вообще делать возможно более короткими, то поршни в поршневых золотниках насаживают обыкновенно далеко друг от друга, а чтобы нс делать слишком длинной золотниковой втулки, ее заменяют двумя отдельными втулками I и
Характерное отличие цилиндрических золотников от поршневых состоит в том, что в цилиндрических золотниках пар может через внутреннюю полость золотника переходить с одного конца золотникового цилиндра в другой конец. В поршневых же золотниках это невозможно и поэтому для подвода или отвода пара из концов золотникового цилиндра приходится или устраивать 2 отдельные трубы, или делать особый соединительный канал, подобно указанному буквой < (черт. 288).
В виду того, что при цилиндрических и поршневых зо-юг пиках является возможность сделать отверстия для впуска пара по всей окружности золотниковой втулки и тем увеличить площадь паровпускного окна, то впуск пара при этих .плотниках обле! чается, конденсация и мятие пара уменьшается и уменьшается падение давления в период впуска.
*" :»Н7
Диаметр цилиндрических золотников в американских паровозах принимают обыкновенно равным 0,6 диаметра цилиндра и иногда увеличивают его до 0,7 диаметра. В паро-возах-же, работающих перегретым паром, диаметр цилиндрических золотников берут равным только 0,33 диаметра цилиндра, что об'ясняется тем, что перегретый пар обладает большей текучестью и меньше боится мятия его при проходе через паровпускное окно.
Как было указано, золотниковые втулки, в которых движутся поршни круглых золотников, делаются или цельными (черт. 285), или составными из 2-х частей (черт. 288 и 232). В последнем случае тля возможности вынимания золотников для осмотра и ремонта внутренние концы втулок скашиваются и золотник свободно может быть вынут наружу или вставлен на место без опасения застревания пружин.
Черт. 288. Черт. 284.
Золотниковые втулки должны плотно сидеть на своих местах, для чего они или должны плотно вставляться на свое место под давлением или же укрепляться на месте болтами, шурупами или упором в крышки золотникового цилин ipa
Паровпускные окна во втулках делаются не сплошными но всей окружности, но разделяются пристенками а (черт. 289), которые во избежание заскакивания в них пружин, делаются наклонными по отношению к кромке паровпускного отверстия. Ширина простенка а делается обыкновенно равной 0,4—0,5 длины отверстия для впуска пара. Длина-же паровпускного отверстия определяется в зависимости от нужной площади паровпускного окна и принятого размера диаметра золотника.
Конструкции цилиндрических и поршневых золотников чрезвычайно разнообразны, при чем эти конструкции отличаются друг от друга, главным образом, видом и расположением их колец. В начале появления цилиндрических зо-
.лотников старались достигнуть возможно меньшего пропуска пара золотниками и прибегали к кольцам очень сложной конструкции, однако, практика показала, что золотники таких сложных конструкций являются невыгодными, т. к. уход за ними становится слишком трудным и дорогим и более выгодным является пользоваться более простыми, хотя, может быть, и менее совершенными конструкциями.
Наиболее простой системой круглых золотников является система, применяемая в Америке на паровозах завода Балдвина, где золотник (черт. 290) состоит из 2-х дисков а и и втулки в, насаженных на шток г. На рабочей поверхности дисков а и 6 располагается 2 или 3 кольца е, размером 12—13 мм., которые при работе паровоза выступают из своих пазов лишь около J/2 мм.
Во избежание пропуска пара, замки золотниковых колец помешаются не один против другого, но располагаются в разных местах окружности золотника в нижней его части. Для того-же, чтобы концы колец не попали в паровыпускные окна и не ломались их замки, их располагают против имеющихся во впускных окнах золотниковых втулок перешейков а (черт. 289).
Черт. 290.
Черт. 291.
По такому-же типу устраиваются золотниковые кольца и на золотниках паровозов системы Воклэна постройки того-же завода Балдвина.
На чертеже 291 изображен правый золотник паровозов •сер. Ш типа Восточно-Китайской дороги.
Паровозы серии Ш были одними из первых русских паровозов, которые были снабжены круглыми золотниками и поэтому конструкция их во многом является неудовлетворительной.
Изображенный на черт. 291 золотник представляет собой полую внутри цельную чугунную отливку, концы которой образуют собой распределительные поршни золотников а и 6. Свежий пар поступает в пространство между поршнями а и 6 снаружи золотника и поэтому этот золотник является золотником с внутренним впуском. Отработанный пар проходит через внутреннюю полость золотника с
одной стороны его на другую и уходит в пароисходящую трубу.
Парораспределительные диски золотников снабжаются системой золотниковых колец, состоящих из грех колец f д е фигурного сечения, которые изнутри распираются четвертым кольцом ж четырехугольного сечения
Золотниковая втулка состоит из 2-х отдельных частей -г и и, внутренний диаметр которых равен 340 мм.
Благодаря большому диаметру, площадь паровпускных окон получается значительной, но в то же время золотник выходит слишком тяжелым и сильно разрабатывает втулку и сальники, изнашивает кольца и не дает достаточной уверенности в незначительности пропуска пара.
Золотники для перегретого пара. Наблюдавшееся в последние годы усиленное применение в паровозах перегретого пара, обладающего, как было указано выше, особыми свойствами (высокой температурой, сухостью, значительной текучестью и т. д.), дало значительный толчок и к распространению цилиндрических золотников. Действительно, для перегретого пара круглые золотники являются единственно допустимой конструкцией.
Благодаря тому, что форма таких золотников проста и материал, из которого они сделаны, распределен равномерно —коробление этих золотников под влиянием высокой температуры ничтожно, а золотник и его втулка, несмотря на значительное их нагревание и расширение, сохраняют свою форму и взаимное положение. В то же время, благодаря большой текучести перегретого пара, является возможным ограничиться золотниками меньшего диаметра и более легкого веса, отчего уменьшается трение при движении золотников и уменьшается возможность заедания золотников, вследствие сухости перегретого пара.
Имея в виду, что разрезные широкие кольца каждого цилиндрического золотника при передвижении по золотниковой втулке над паровпускными окнами, несколько сжимаются по своей окружности давлением на них пара, и благодаря этому, дают пропуск пара, в начале постройки паровозов с перегревателями их парораспределительные золотники пытались делать совершенно без колец и ограничивались тщательной пригонкой их, или-же снабжали такие золотники неразрезными кольцами.
Однако, все такие конструкции требуют чрезвычайно точной и тщательной пригонки золотников и не оправдывают затрачиваемых па нее усилий, так как при малейшей неточности или разработке золотники без колец или с пс разрезными кольцами дают весьма значительный пропуск пара. Поэтому в настоящее время такие конструкции на русских дорогах обыкновенно не употреб гяются, а приме
няются золотники с разрезными кольцами, не требующие столь тщательной пригонки и в то же время достаточно гарантирующие от пропуска пара.
На чертеже 292 изображена конструкция золотника Шмидта с широкими разрезными кольцами и пружинящими щеками. Золотник, с внутренним впуском, состоит из двух поршней «, насаженных на общий шток в; каждый из поршней а не является цельным, а состоит из двух стальных щеков: одного наружногол—более толстого и другого внутреннего б—более тонкого. Оба диска каждого поршня соприкасаются между собой только по небольшой кольцевой поверхности вокруг штока, где они и укрепляются при помощи гайки (см. черт. 294).
Между дисками п и б (черт. 292), по их окружности, помещено одно широкое разрезное кольцо ?; это кольцо располагается в канавке золотникового поршня таким об-
Чгрг- 292.
разом, чтобы его замок пришелся не против отверстия впускного окна, а против одной из перегородок во втулке и удерживается на месте от поворота в своей канавке при помощи шпонки или шурупа.
Кольцо i было сделано Шмидтом широким потому, что, по его мнению, узкие кольца сильно разрабатывают перегородки в паровпускных окнах золотниковых втулок. Во избежание же сжатия такого широкого кольца паром, при проходе его над паровпускным каналом, по поверхности кольца просверлены 24 отверстия диаметром около 2—3 м м., но которым пар проходит под кольцо i в пространство между дисками а и б, и уравновешивает кольцо /. Указанные 24 отверстия для прохода пара под кольцо располагаются в 4 рядя по 6 штук в кольцевых канавках, проточен
ных на рабочей поверхности кольца для лучшего распреде-тения смазки.
Благодаря тому, что внутренние диски б поршней зо лотника делаются тонкими, они легко пружинят под давле
нием пара и теснее прижимаются к кольцу i, не давая в то же время возможности кольцу /. защемиться между дисками (/ и б, вследствие расширения или нагара от смазки.
В период впуска пара в цилиндр, диск а является уравновешенным, так как свежий пар давит на него как с наружной стороны золотникового поршня, так и с внутренней, проходя в пространство между дисками а и 6 через отверстия в кольце. Благодаря этому, во время впуска пара кольца / свободно пружинят и, прижимаясь к своей втулке, предотвращают пропуск пара.
В период же расширения и выпуска пара диск 6 испытывает давление только с одной стороны, ибо в это время в пространство между дисками а и б свежий пар не попадает, вследствие чего кольцо < зажимается между дисками а и б и значительное нажатие его на втулку «, следовательно, и износ его устраняются.
Цилиндрические золотники Шмидта, описанной системы работают очень легко, никогда не заедают и сравнительно с золотниками с неразрезпыми кольцами дают меньший пропуск пара.
Тем не менее широкие кольца золотника Шмидта яв ляются все же очень жесткими, плохо прирабатываются ко втулкам по мере их износа и благодаря этому часто дают значительный пропуск пара. Кроме того, поломка единственного золотникового кольца в пути сразу выводит паровоз из работы и неизбежно вызывает требование резерва.
I Поэтому указанная конструкция золотника Шмидта i одним широким кольцом постепенно вытесняется золотии
ками с несколькими узкими
кольцами.
Таковы, например, золот ники типа Владикавказской дороги (черт. 293). Поршни золотника состоят также из 2-\ дисков а и б, но вместо одного широкого кольца сдесь сделано два узких раз резных кольца » и z, между которыми помещено фасанпое неразрезное кольцо е, плотно надеваемое на диск а зо лотникового поршня. По ок
ружносги колец t и z проточены кольцевые канавки для лучшего распределения смазки, и устроены такие же, каки
Черт. 294.
у Шмидта сквозные отверстия для уравновешивания колец во время впуска пара.
Благодаря тому, что в этой конструкции пазы для колец являются составными, притирка боковых граней колец значительно облегчается и улучшается.
На чертеже 294 изображена конструкция золотниковых колец, в которой широкое кольцо Шмидта заменено двумя узкими разрезными кольцами, которые соприкасаются между собой и предварительно тщательно притираются друг к ДРУГУ-
Кроме указанных конструкций поршневых золотников, для перегретого пара имеются и другие конструкции, которые различаются между собой, главным образом, видом и сечением колец, но в большинстве случаев состоят из двух или трех узких разрезных колец, уравновешиваемых во время впуска пара.
Круглые золотники с каналом Трика. В целях увеличения количества впускаемого пара во время начала периода впуска ииог да в цилиндрических золотниках так же, как и в плоских, устраивается канал Трика (черт. 295 и 295-а).
Действие такого золотника одинаково с действием плоского золотника Трика и, например, в то время, когда
Чорт. *296.
шлотник внутренней кромкой кольца а откроет окно в !,ля впуска свежего пара, последний начнет поступать в паровпускное окно также и через отверстие канала Грика.
В золотниках паровозов с перегревателями устройство каналов Трика имеет целью не столько дополнительный впуск пара и уменьшение влияния мятия его сколько уменьшение хода и размеров золотника для уменьшения трения при его перемещении.
Черт. 295-а.
Черт. 296.
Однако, на практике круглые золотники с каналом Трика не дают вполне удовлетворительных результатов» вследствие значительного пропуска ими пара как от не плотности в замках колец, так и вследствие несколько боль шого коробления более сложной отливки.
Точно также, в виду большей сложности конструкции и заедания при работе, нс получили пока распространения и так называе мые золотники с двойным впуском(черт.296), устраиваемые с целью уменьшения диаметр:) золотника. В таких золотниках впуск пара производится одноврю менно и через окно а, открываемое внутренней кромкой золотник;’, и через дополнитель ное отверстие б в зо лотнике в канал «, со
единяющийся далее с общим паровпускным каналом.
Ознакомившись с устройством и действием круглых золотников, выясним более подробно их достоинства и ш достатки.
К достоинствам круглых золотников надо отнести:
1) Легкость их передвижения, для которого требую и я приблизительно в 5 или 6 раз меньше силы, чем при пло< • ких золотниках. Это происходит оттого, что круглые
лотиики вполне уравновешены. Благодаря легкости передвижения при применении круглых золотников получается сбережение топлива на 2—3 проц., весь парораспределительный механизм выходит гораздо легче, а работа паровозной бригады облегчается.
2) Увеличение полезной работы паровоза, благодаря уменьшению расхода работы на передвижение зопотника и уменьшение пропуска пара золотниками.
3) Возможность выгоднее расположить паровпускные каналы, сделавши их более короткими, чем упрощается конструкция цилиндров, уменьшается величина вредных пространств и улучшается парораспределение.
4) Возможность легко применить внутренний впуск пара и легкость отвода мятого пара.
5) Возможность увеличить площадь паровпускных каналов сравнительно с плоскими золотинками, что особенно важно для быстроходных паровозов, в которых, вследствие малого и кратковременною открытия паровпускных окон, наблюдается при больших скоростях значительное мятие пара.
6) Меньшая вероятность заедания золотников.
7) Весьма значительное уменьшение расхода на ремонт золотников, г. к. при хорошем уходе за паровозом круюые золотники и парораспределительный механизм изнашиваются очень мало.
К недостаткам круглых золотников надо отнести:
1) Невозможность для них приподняться от зеркала подобно плоским золотникам. Благодаря этому обстоятельству при контр-паре скорее возможен разрыв золотниковых коробок, а при скоплении воды в цилиндре увеличивается возможность повреждения и поломки цилиндра
Хотя этот недостаток до известной степени и устраняется постановкой на цилиндрах и золотниковых ящиках предохранительных клапанов, однако, всегда надо помнить, что возможность повреждения цилинаров водою при круглых золотниках все-же остается несколько большей.
2) Возможность сжимания золотниковых колец в периоды впуска и сжатия пара и, вследствие этого, пропуск-пара. Этот недостаток более или менее устраняется постановкой более сильных золотниковых колец, разгрузкой их и устройством гибкого поршневого диска.
Оба указанных недостатка с избытком покрываются вышеуказанными весьма значительными достоинствами круглых золотников и поэтому такие золотники получили в настоящее время большое распространение.
В отношении золотников, применяемых на паровозах с перегревателями, надо указать еще на необходимость тща-।<-л».пой смазки их специальными смазочными маслами. На
сыщенный пар заключает в себе некоторое количество воды, которая образует со смазкой особую смесь или эмульсию и способствует лучшему смазыванию цилиндров и золотников. При перегретом паре, к сожалению, такого явления нс наблюдается, и для правильной смазки поршней и золотников приходится применять особые аппараты и приспособления, т. к. недостаток смазки или несоответствие ее температуре пара не только может лишить всей выгоды применения перегретого пара, но и совершенно испортить машину.
Особенно затруднительно смазыванье цилиндров и золотников высокого давления паровозов компаунд, в которых температура рабочего пара и стенок цилиндра особенно высока.
В виду изложенного, смазку цилиндров и золотников па паровозах, работающих перегретым паром, лучше всего производить, подавая масло к золотникам по смазочным трубкам при помощи нагнетательных приборов (Фридмана, Риттера. Генри и проч.). При этом употребляемое для смазки цилиндров у паровозов с перегревателями масло должно быть тщательно исследовано в отношении его температуры, вспышки и воспламенения. Масло удовлетворительного качества должно иметь температуру вспышки около 330—360’ и температуру воспламенения около 385° (см. главу XXIX-ioj.
ГЛАВА XXI.
Порча и ремонт парораспределительных золотников.
Для того, чтобы паровая машина паровоза исполняла наилучшим образом свое назначение, она должна быть Bcei да вполне исправна. Чем исправнее паровая машин.) паровоза, чем лучше устроен, собран и проверен весь ее механизм, тем лучше используется ее работоспособное и. (мощность), тем меньше расходуется топлива, плавней становится ход паровоза и этим устраняются тс неправ вильносги в работе и удары, которые расстраивают к.н-паровоз, так и путь и вызывают излишние расходы на их содержание. Если вообще в отношении ремонта паровозом существует правило, что самый тщательный ре монт иге» т выходит самым дешевым, то в отношении ремонта паровой машины это правило должно считаться особенно справе i ливым.
Надо при этом заметить, чго часто наблюдаются civ-чаи, когда из нескольких паровозов одной и той же серии, одного и того же завода и выпуска, большинство парою» зов работает вполне хорошо, некоторые же паровозы „и к»
З‘и;
хо везут", „плохо делают пар", т. е. не могут надлежащим образом вести установленные составы поездов по недостатку пара, жгут много топлива и т. д.
Но ведь все паровозы одного выпуска построены по одним и тем-же чертежам, часто из одной и той-же партии материала и никакой разницы в их работе быть не должно. Если при работе паровозов такая разница замечается, то она может быть объяснена только лишь неправильной сборкой и проверкой какой-либо из частей паровоза.
Поэтому всякий плохо везущий паровоз всегда может быть доведен до полного порядка и вполне исправной работы путем тщательного и систематического обследования причин его неисправности, сравнения размеров и расположения его частей с чертежами и частями других паровозов и путем тщательной проверки их работы.
Причины неисправной работы паровоза мо1ут зависить от неисправности различных частей паровоза, т. е. его котла и машины и экипажной части, но, конечно, труднее всего подметить неисправности в работе паровой машины и ее парораспределительного механизма, так как, с одной! стороны, работа этих частей скрыта от наблюдения, а с другой стороны, неправильности в их работе труднее уяснимы без систематического их обследования. Поэтому на правильность работы паровой машины и ее парораспределительного механизма и должно быть обращено особенно серьезное внимание.
Приступая к изложению тех порч и повреждений, которые наблюдаются в парораспределительных механизмах паровозов, пре.щомжим пока. что размеры и работа кулиесною механизма паровоза и расположение ею частей нами уже совершенно точно проверены и что кулиссный мезанизм работает с наибольшей возможной правильностью. Имея в виду такое предположение, выясним какие-же неисправности наблюдаются । в работе золотников и каким образом они могут быть устранены.
Так как при работе паровоза, снабженного плоским I коробчатым золотником, вследствие давления пара на золотник между золотником и его зеркалом происходит зна-Iчительное трение, то расстройство этого соединения происходит сравнительно часто и результатом его является I пропуск пара золотником.
Признаками пропуска пара золотником служат, во 1-х, I характерный шум в передней топке при открытии регуля-I гора, происходящий от пропуска сжатого пара через зо-I ионик в трубу, во 2-х, уменьшение отчетливости и рез-I кости ударов исходящего пара при выходе из конуса I и, в 3-х, хлопанье в золотниковом ящике при впуске < вежего пара, происходящее от удара парораспредели
тельного золотника и его зеркало при нажатии на него пара.
Чтобы убедиться в том, действительно-л и золотник пропускает пар, ставят рычаг паровой машины паровоза на центр. При таком положении рычага золотник должен за крыть оба паровпускные окна и не должен совершенно пропускать пара в цилиндр. Поэтому, если при таком положении рычага мы откроем регулятор и цилиндровые про дувательные краны, то при исправном золотнике пар не должен выходить из продувальных крапов, при пропуск», ке пара золотником течение пара из кранов будет наблю даться.
Убедившись в пропуске пара золотниками, необходимо немедленно осмотреть золотники и выяснить причину пропуска пара. При осмотре золотника необходимо убедиться.
1) Не имеется-ли в золотнике сквозных трещин или раковин.
2) Достаточно-ли плотно прилегает золотник к своемх зеркалу, не покоробился ли он и не имеется-ли на поверхности соприкосновения золотника и его зеркала рисок или заедин.
3) Правильна-ли поверхность золотникового зеркала и не имеет-ли она заработков или уступов.
4) Правильно-ли пригнан золотник в золотниковую рамку и не происходит-ли перекоса золотника рамкой.
5) Не образовалось-ли трещин между окнами золотни кового зеркала.
Образование трещин в теле самого золотника происходит, с одной стороны, вследствие внутренних напряжении, получающихся при отливке золотников, вследствие сложности их формы, а с другой стороны, вследствие коробления золотника при нагревании свежим паром. Наличие тре щин в золотнике определяется путем осмотра золотника или путем наливания в середину перевернутого золотника воды или еще лучше керосина, который легче, чем водя, просачивается через всякие трещины и отверстия. Если оо наруженная в золотнике трещина незначительна, то она за делывается, зачеканивается или за1лушается шурупом Если-же трещина очень значительна и исправление ее очень сложно, то тогда бывает проще и надежней заменить зо 1ОТНИК новым.
Правильно работающий плоский коробчатый золотит должен всей своей рабочей поверхностью плотно прижи маться к своему зеркалу. Если золотник прилегает к зер калу неплотно, если на поверхности золотника образовали» ь засдины и задиры или если золотник даже слегка нокачп кается на своем зеркале, то необходимо вновь пригнать и тщательно пришабрил, золотник к его зеркалу.
Если имеются основания считать, что золотниковое зеркало вполне правильно, то при этом ограничиваются проверкой золотника по линейке и угольнику, прикладываемым к его рабочей поверхности, и затем пришабриваиьем золотника к его зеркалу.
Если-же полной уверенности в правильности золотникового зеркала не имеется, то приходится проверять и положение золотниковою зеркала.
Проверка золотникового зеркала состоит в том, что зеркало золотника тщательно прострагивается или выпиливается и затем пришабривается при помощи легкой переносной чугунной плигы. При этом поверхность золотникового зеркала должна обязательно оставаться параллельной оси цилиндра и оси золотникового штока.
Для проверки правильности положения золотникового зеркала на фланцы шиберного ящика по нескольким направлениям последовательно кладется на ребро стальная проверочная линейка и при помощи обыкновенной линейки с делениями, или лучше помощью особого рейсмуса с микрометрическим винтом, измеряется расстояние между золотниковым зеркалом и ребром линейки по всем четырем углам зеркала и по средине его. Так как верхние фланцы шиберного ящика при изготовлении цилиндра обыкновенно делаются параллельными зеркалу и оси цилиндра, то, если расстояния от золотникового зеркала до проверочной линейки будут во всех точках зеркала равны между собой, то, следовательно, и золотниковое зеркало будет параллельно оси золотникового штока.
Если же указанные расстояния не будут равными, то приходится добиваться выравнивания их при помощи про-сграгивания или выпиливания золотникового зеркала, а затем пригонять зеркало к проверочной плите при помощи пришпоривания.
Во всяком случае всегда необходимо добиваться, чтобы юлотниковое зеркало было совершенно параллельно оси ци-шндра и особенно оси золотникового штока, так как при несоблюдении этого условия золотник, направляемый золотниковой рамкой или не будет плотно прижиматься к зеркалу при всех своих положениях и будет гнуть золотниковый шток, или-жс он будет перемещаться в рамке при каждом своем движении взад и вперед, отчего быстро ослабнет в рамке, начнет стучать и расстраивать механизм.
Надо иметь в виду, что иногда неплотность прижатия юлотника к его зеркалу может происходить и от перекоса »<»лотникового штока, вследствие неправильного крепления сальников, неправильной установки направляющих шток кронштейнов и г. н. Перекос золотникового штока узнается
по неправильной и неравномерной по всей окружности сработке его поверхности
Правильность золотниковой рамки проверяется при помощи угольника, одна внутренняя полка которого укладывается по золотниковому стержню (штоку), а другая должна плотно прижиматься к поверхности соприкосновения рамки с золотником.
Для того, чтобы трущаяся поверхность золотника была параллельна зеркалу, его плоскости, прилегающие к рамке, в рабочем направлении должны быть также выпилены строго по угольнику. При этом плоскости соприкосновения золотника и рамки должны быть по возможности больше, чтобы они меньше срабатывались при передвижении золотника.
Золотниковая рамка должна плотно охватывать золотник, но не должна зажимать его при его нагревании и не должна мешать ему перемещаться в вертикальном направле нии по мере изнашивания. Поэтому, принимая во внимание несколько большее расширение меди от теплоты по сравнению с железом, не следует добиваться слишком плотной пригонки золотника к рабочим поверхностям и (черт 282) при холодном состоянии золотника и его рамки оставляется зазор около ’/а мм, расчитывая, что в нагретом состоянии это соединение сделается плотнее. Со стороны же нерабочих поверхностей рамки необходимо, чтобы и в нагретом состоянии между рамкой и золотниког* оставался некоторый зазор.
Иногда при следовании с поездом на под‘ем на паровозе компаунд, снабженном уравновешенными золотни ками, внезапно начинается сильное подергивание паровоза часто вызывающее даже обрыв тяговых приборов. Тако* подергивание обыкновенно сопровождается сильным парением предохранительного клапана, установленного на левой шиберной крышке. Указанные явления свидетельствуют об изломе или сильном пропуске уравновешивающих пружин’ правого золотника и о нарушении равенства работ правой и левой стороны паровоза, вседствие попадания в рессивер в большом количестве свежего пара.
Так как такие явления нс только неприятны, но расстраивают паровоз, а при обрыве поезда могут повлечь и весьма серьезные последствия, то при осмотре золотников необходимо обращать самое тщательное внимание на со стояние уравновешивающих колец золотников, исправность их пружин и на правильность положения компенсаторных плит относительно золотника и золотникового зеркала
Уравновешивающие кольца в золотниках системы Бор риса и Адамса и уравновешивающие бруски в золотниках
Ричардсона должны всегда быть хороню пригнаны и при” пасованы как к золотнику, гак и к компенсаторной плите в не должны иметь на своей поверхности следов пропуска пара.
Пружинки, прижимающие уравновешивающие кольца в золотниках Борриса и Адамса, должны плотно прижимать кольца к компенсаторным плитам, во избежание пропуска, но при этом все же нс должны быть сжаты до отказа и должны допускать некоторую игру колец.
Тем более недопустимым является устройство каких либо подкладок под кольца, например, в виде колец и?, медной проволоки, надеваемых вокруг колпачков ж (черт. 281) и зажимаемых между телом золотника и компенсаторными кольцами при закрывании крышки золотниковой коробки. При таких прокладках облегчается только возможность обрыва борта золотниковой коробки при креплении шпилек и увеличивается расход силы на приведение золотника в движение, но совершенно не достигается никакого улучшения в работе золотника.
В целях более правильной работы золотников’ установка компенсаторных или уравновешивании их птш уравновешенных золотников производится таким образом, чтобы, во-первых плита была строго параллельна золотниковому зерка ) и, во-вторых, зазор между верхней кромкой золотника к плитой был около 4-5 мм. Такой зазор делается для того чтобы, с одной стороны, компенсаторные кольца могли иметь небольшую игру, например, на случай под'ема золотника водой, скопившейся случайно в цилиндре, а с другой стороны, чтобы не происходило лопания колец и небольшого пропуска пара, вследствие слишком большого под'ема плиты.
Компенсаторные плиты должны делаться от'емнымй (черт. 280) и укрепляются с золотниковой крышкой с помощью 4-х болтов я, которые дают возможность легко регулировать положение плиты относительно зеркала и золотника. Правильность положения уравновешивающей плиты относительно зеркала золотника проверяется путем измерения и уравнения расстояний между плоскостью плиты и плоскостью установочной поверхности золотниковой крышки, т. е. расстояний и м.
Для проверки этого расстояния на плиту кладется на ребро линейка, при помощи кронциркуля измеряется расстояние от линейки до установочной притирочной поверхности верхней крышки, по всем направлениям.
В том случае, если производится осмотр золотников на паровозе, прибывшем из мастерских или из другого депо, нелишним бывает, пользуясь осмотром золотников, тщательно проверить и их размеры и сравнить с имеющимися чертежами пли шаблонами.
ч; iwoinrt
Покрелслена;/ ii ре.цишп iiit.mit.ipii'iecmi.r (i,p\t.ibi.r) mo/huhkm бывают все t iu трав iu иг m,шг. При осмотре круглых ЗОЛОТНИКОВ, бывших долго в работе, канавки дисков золотников и их кольца тщательно очищают от грязи и нагара и убеж-лаюгся в гом, что кольца свободно перемещаются в поперечном направлении в канавках дисков.
Если кольца дают большой пропуск пара, то они заменяются новыми. Если при этом обнаруживаются выработки на поверхности золотниковых втулок, то последние проверяются расточкой.
Золотниковые втулки растачиваются таким образом, чтобы для облегчения постановки золотников на место по концам в гулок образовалось конусное расширение. Иногда втулки растачиваются таким образом, что они получают цилиндрическую поверхность только в своей средней части, соответствующей ходу золотника при наполнении 0,3 хода поршня, на оста, пшой-же длине втулки растачиваются с ле!ким конусом, который к концу увеличивается. Если при смене колец таковые выходят слишком толстыми и мало эластичными, то приходится менять или золотниковые диски или втулки.
Выточенные из барабанов золотниковые кольца снабжаю 1ся замками, потопными замкам поршневых колец. Затем кольца спаиваются, зажимаются между дисками золотника и обтачиваю гея па токарном станке. После обточки кольца еще шлиф) ются на станке, окончательно пригоняются по втулке и собираются таким образом, чтобы была обеспечена необходимая игра колец при их расширении под действием высокой температуры.
Перед постановкой золотников на место надо тщательно осмотреть золотниковые втулки и убедиться, что они не сдвинулись с своих мест, а также убедиться, что все их части и соединения золотников находятся на месте, что все гайки должным образом затянуты и закреплены, а там, где требуется постановка в гайки шплинтов или шпил. к, таковые действительно имеются и имеют надлежащий вид и размеры.
При постановке золотников на место, во избежание излома замков колец, надо смотреть, чтобы замки колец обязательно приходились против перегородок в паровпускных отверстиях золотниковых втулок.
Проверка золотников. Поел осмотра и сборки плоских или круглых золотников необходимо самым тщательным образом проверить правильность их работы, которая пмес! для паровоза очень большое значение как в смысле экономии топлива, так и в смысле достижения наибольшей работе способности паровоза и плавности его хода.
Работа парораспределительных золотников будет пра вильной, если при обычном рабочем положении перевод
иого рычага паровоза все периоды парораспределения, т. е. впуск, расширение, выпуск и сжатие будут наступать вполне своевременно, будут иметь нужную продолжительность и будут равны для передней и задней стороны одного и toi о же цилиндра, а при простой машине будут равны и для цилиндров правой и левой сторон.
Рабочим положением переводного рычага для простых машин надо считать установку переводного рычага на отсечку 0,2 (для паровоза с перегревателями) или 0,3 (без перегревателей), а для паровозов компаунд 0,5.
Проверка золотников и вообще всего парораспределения паровоза должна производиться на совершенно ровном, прямом пути, выверенном вдоль и поперек по ватерпасу. Рельсы пути, служащего для проверки парораспределения, должны быть уложены на солидном основании, чтобы не происходило осадки и прогиба рельс.
Тот паровоз, парораспределение которого проверяется, должен быть приведен в состояние, соответствующее нормальной работе его. Таким образом, котел этого рабочего паровоза должен быть наполнен водой до нормального рабочего уровня для гою, чтобы осадка рессор была нормальной. Если станина переводного винта паровоза прикреплена к раме паровоза, то котел может быть холодным. Если-же эта станина прикреплена непосредственно к котлу, то котел должен быть на парах и иметь рабочее давление. Осевые буксы должны также занимать в челюстях рамы снос среднее рабочее положение, т. е. должны иметь возможность подыматься вверх и опускаться вниз на одинаковое расстояние. Положение букс регулируется гайками рессорных подвесок, и так как является необходимым, чтобы буксы, особенно ведущего ската, во все время проверки сохраняли то же положение, то последнее отмечают риской на буксовом лице, и между буксой и рамой, а также между буксой и подбуксовой связью забивают деревянные распорки. Передвижение паровоза должно производиться мед-icHHo и осторожно путем буксования особыми буксовыми юмами. Буксовать паровоз надо не под ведущие колеса, а под сцепные.
Парораспределительный механизм перед проверкой дол-Ж1 п быть приведен в вполне исправное состояние. Он дол-кен быть плотно пригнан во всех своих шарнирах и соединениях и не должен иметь в них значительной игры. Переводной винг, переводной вал кулиссы, их тяги, валики, маятники и т. д. не должны иметь какой либо слабины в постановке, а их подшипники и направляющие должны быть < оо гнете гвующим образом подтянуты.
Обыкновенно проверка работы золотников паровоза производится путем выравнивания швейных опережений
**' ♦из
выпуска пара. При этом предполагается, что при правильных и равных для обоих сторон цилиндра величинах линейных опережений впуска пара, все остальные периоды работы пара, т.-е. впуск, расширение, выпуск и сжатие, будут также правильны и что при верности размеров и установки цилиндров, золотников и кулиссного механизма они будут соответствовать тем величинам, которые были приняты при проектирования паровоза.
Так как линейными опережениями впуска пара называется открытие золотником паровпускных окон при крайних или мертвых положениях поршней, то при проверке золотников путем уравнивания линейных опережений сначала самым тщательным образом проверяется ход поршней, способом, указанным выше, и точно определяются мертвые положения крейцкопфа.
Самая стрО1ая правильность определения мертвых точек крейцкопфа является важной потому, что в то время, koi да кривошип находится вблизи своих мертвых положений, поршень и крейцкопф движутся очень медленно, и самая незначительная ошибка в положении крейцкопфа, например, передвижение ею только на ’/в мм вызывает уже поворот кривошипа ог линии мертвых точек на угол около 2°, а вместе с кривошипом вызывается и перемещение контр-кривошипов и золотника.
В нормальном паровозе с кулиссой Гейзингера, например, при таком повороте кривошипа, палец контр-кривошипа пройдет по своей окружности путь около 5 мм и на соответствующую величину передвинет золотник.
Удостоверившись в правильности определения мертвых положений крейцкопфа и предполагая, что кулиссный механизм также уже тщательно проверен, приступают к определению величины линейных опережений и- их выравниванию.
Для это 1 о, оставляя переводной рычаг па рабочем зубе, буксуют паровоз по направлению вперед, а лицо, проверяющее золотники, становится сбоку паровоза и следит за положением крейцкопфа. В гот момент, koi да крейцкопф займет то или друюе крайнее свое положение, например, свое переднее положение, буксование паровоза прекращают и измеряют ту величину, на которую в этот момент открыто переднее паровпускное окно золотника для впуска пара.
Пусть, например, величина открытия переднего окна в этот момент будет равна 6 мм, эту величину измеряют и записывают и затем, сохраняя рыча! на том же зубе, продолжают буксовать паровоз далее вперед до тех пор, пока крейцкопф не займет своею задне! о крайне! о (мертво) о)но-ложения. В этот момент снова останавливают буксование и измеряют открытие заднего окна для впуска пара. Продли ложим, что открытие заднею окна определилось равным
4 мм. Если величина предварения впуска для переднего окна равна 6 мм, а для заднего 4 мм, то значит предварения не равны. Чтобы их уравнять, надо величины открытия переднего и заднего окна сложить и взять половину их суммы.
64-4 10 с
г. е. сделать их по——5 мм.
Чтобы достигнуть этою, необходимо весь золотник передать па 1 мм. вперед, тогда открытие переднею окна вместо 6 мм сделается равным 6—1=5 мм, а заднего окна вместо 4 мм будет 4—f—1 =5 мм.
Однако, еслл ограничиться такой установкой золотников, то работа их не будет вполне правильной. Дело в том, что рамка золотника и ее шток, при соприкосновении с поступающим в золотниковую коробку паром нагреваются и удлиняются. Так как задний конец золотникового штока соединен с золотниковой тягой и далее с кулисспым механизмом и как бы упирается в них, то все удлинение золотниковой рамки и штока от нагревания будет происходить по направлению вперед. Поэтому, если в холодном паровозе мы сделаем опережение впуска спереди и сзади по 5 мм, то от удлинения штока при нагреве опережение впуска пара в переднем окне сделается меньше 5 мм. а в заднем больше 5 мм. Поэтому, при проверке золотников, необло тмо делать поправку на удлинение штока от naipeeaiiun. Обыкновенно принимают поправку на удлинение равной около 1 мм и делают предварение впуска для переднею окна на 1 мм больше, чем заднего. В паровозах компаунд поправку для правою цилиндра вернее принимать нем hoi о более, а для пеною менее.
Передача золотника вперед или назад производится поворачиваньем । аек, соединяющих шток золотника с золотниковой тягой (черт. 284), при чем, если ход резьбы этою соединения сделан равным 6 мм, го поворот 1айкн па 1 грань дает 1 мм перемещения золотника.
Измерения величины открытия паровпускных окон про-, изводится или при помощи линейки с полумиллиметровыми делениями или лучше при помощи мерною клина, изображенною на черт. 297. Мерный клин делается с уклоном в 1 1П и в верхнем конце снабжается делениями.
На клин надевается обойма б. Вставляя острие клина а в паровпускное окно и опуская затем обойму б до соприкосновения с поверхностью золотникового стола, получают на верхнем конце обоймы непосредственно показание того размера, который соответствует величине открытия окна.
На некоторых сериях паровозов величину открытия окна не 1ьзя измери гь при помощи мерно! о клина, вследствие toi о, что <оло|пиковая рамка сделана шире золотника и свешн-
наепся над окном. В таких случаях прибегают к измерению
огон при
Черт. 29Ь
гом случае.
помощи небольших свинцовых клинушков (черг. 298), которые вставляют в окно и слегка надавливают. От надавливания на кл и пушек в местах соприкосновения его с кромками золотника и зеркала получается риска.
Измеряя по этой риске толщину клпнушка, определяют величину открытия окна. Климушки надо закладывать в отверстие окна таким образом, чтобы ровная сторона ei о !/>’ прикладывалась к золотинку, а наклонная сторона АН была обращена к наружной кромке канала золотника.
Само собою разумеется, что в
когда проверяются оба золотника, то для уменьшения работы по буксовке паровоза, проверку левого п правого золотников производят одновременно и одновременно с этим проверяют и постоянство предварения впуска при разных степенях наполнения. Для этою после измерения открытия паровпускного окна переводят рычаг от крайнего переднего положения до крайнею заднею. При кулиссах с постоянным линейным опережением никакого сдвша при этом быть не должно.
При буксовании паровоза, во 1-х, необходимо буксовать паровоз во все время проверки в одном направлении, именно в том, для какого производится проверка золотника и, во 2-х, необходимо соблюдать осторожность, чтобы не перебуксовать паровоз и не дать крейцкопфу перейти мертвую точку. Если по нечаянности случится перебуксовать паровоз больше, чем надо, то надо сбуксовать паровоз назад, ио настолько, чтобы крейцкопф несколько ушел от мертвой точки и затем bhobi буксовать паровоз вперед, пока крейцкопф не при дет в мертвую точку. Это необходимо делать ш тому, что все части парораспределительного механизма, даже и вновь собранного, имеют все же в соединениях некоторую слабину или мертвый ход Поэтому, если, перебуксовав паровоз более, чем надо, сбуксуем его затем обратно только ю мер
твою положения кривошипа, то такое положение Черт. 2'37 не будет соответствовать действительному положению мертвых точек, ибо надо еще сдвинуть почисти на величину слабины в соединениях
Обыкновенно, дли практических целен ограничиваются проверкой золотников по предварению, но если является необходимым проверить и выяснить работу парораспрелитель-HOfo механизма более детальным образом, то производят полную проверку золотников, т. е. проверяют все моменты парораспределения, определяя моменты начала впуска, конец его или начала расширения, начало выпуска, его конец или начало сжатия и, наконец, снова конец сжатия или начало впуска. Так как начало и конец выпуска измерить непосредственно невозможно, го для возможности их измерения или вставляют в рамку, вместо золотника, вырезанный излистово! о железа шаблон, представляющий собой точный про дольный разрез золотника, и наблюдают моменты парораспределения по этому шаблону или же наносят на полях золотника, сбоку его, риски, точно соответствующие внутренним кромкам золотника, а на свободной сбоку поверхности зеркала золотника обозначают рисками положение окон и определяют моменты парораспределения,судя по этим рискам.
Проверку золотников ишида производят не путем уравнения опережения вгуска, а н\шем у равнения отсечен, т. е. путем достижения впуска одинаковою количества пара как в переднюю, так и в заднюю часть цилиндра. Действительно, для правильной работы пара в цилиндре важно не равенство линейных опережений, а равенство работы пара по обе стороны цилиндра и потому, если возможно его достигнуть, то и надо к этому стремиться.
В тоже время нам известно, что, вследствие наклона ведущего дышла, поршень при вертикальных положениях кривошипа не нахо тится на средине своего хода, а располагается несколько ближе к задней ei о крышке, приблизительно на величину от 20 до 28 мм*).
Таким образом, если предположим, что отсечка пара совершается как раз при вертикальных положениях кривошипа, то об'ем пара, впущенною в переднюю часть цилиндра, будет от 13 до 20 проц, больше об'ема пара, впущенного в заднюю часть его. Веле тствие этого работа пара в передней и задней части цилиндра будет не равна, что, конечно, будет отзываться и на работе паровой машины.
Если это справедливо при отсечке, соответствующей вертикальному положению кривошипа, то это будет справедливо и при всех других отсечках. Поэтому, для равенства работы пара в обоих концах цилиндра является желательным установить золотники таким образом, чтобы прекращение впуска пара в одну и в другую сторону цилиндра, т. е. отсечки для переднего и заднего окна, происходили тогда,
•) .-)то1 iH'Mwxox опре iv iHi'icti по формулой' Л| л-—р-, где л—киша пг 1\ ПК‘Г<| uain.'i I и р p;i nix с кривошипа
ко да поршень будет находиться на одинаковых расстояниях or ею мертвых положений, при чем, конечно, равенство он режений впуска нраушигся.
Для того, чтобы достигнуть этого, надо передвинуть парораспределительный золотник на величину от 2 до 4 мм вперед, т. е. в сторону большого об‘ема при мертвом положении кривошипа, отчего впуск пара в переднюю часть цилиндра уменьшится.
Такая проверка производится следующим образом: буксуют паровоз вперед и наблюдают момент, когда золотник закроет одно из окон для впуска пара и в то же время определяют по крейцкопфу какой путь прошел поршень до этого момента от своего крайнего положения. Затем то же делают для другою окна цилиндра. Если пути, проходимые поршнем до моментов отсечек, неравны, то при помощи регулирующих гаек передвигают золотник вперед и вновь повторяют проверку , пока не добьются того, что отсечки для передней и задней части цилиндра не будут происходить при положениях поршня на одинаковых расстояниях от его крайних положений.
Однако, такая проверка золотников является более сложной но сравнению с проверкой по способу выравнивания опережений. В то же время, как показали опытные исследования, неравенство работ по обе стороны поршня при проверке золотников способом выравнивания опережений не превосходит для нормальных отсечек 1,5'%. Кроме того, надо еще заметить, что на симметричность парораспределения, кроме наклона поршневого дышла, влияет, и при том иногда в обратную сторону, также и изменение наклона других частей парораспределительного механизма, например, контр-криво-шинной тяги '(контр-дышла) и т. п. Несомненно также, что, при установке золотников на равенство отсечек, нарушается равенство предварений впуска, которое имеет очень большое, значение для плавности хода паровоза.
Вообще (по словам ипж. Гололобова, детально исследовавшего этот вопрос !), „выгоды от выравнивания впусков пара невелики" и потому способ проверки золотников путем выравнивания опережений, как более ле! кий и удобный, обыкновенно и применяется на практике.
Точно так же иногда производят проверку золотников путем уравнивания величин наибольшего открытия окон, г е открытия окон при крайних положениях золотника. Однако, такая проверка дает еще меньше уверенности в правильно сти наступления всех фаз парораспределения и в правильности и плавности хода паровоза.
И См. Инженер J903 г. № I, с гр. 123.
ins
По окончании проверки золотников установленное взаимное положение конца золотникового штока и золотниковой тяги отмечается на золотниковой тяге и штоке кернами по контрольному шаблону, представляющему собой скобку из квадратной стали, толщиной 6 миллиметров, с заостренными концами разной длины. Один короткий конец этой скобки устанавливается в керн, наносимый на муфте, которой оканчивается золотниковая тяга или, вообще, устанавливается в точку, накерненную на золотниковой тяге, а положение другого конца отмечается керном на штоке золотника. Здесь-же рядом, на тяге или штоке, набиваются керны обоих концов шаблона для его проверки. Таким шаблоном должен быть снабжен каждый паровоз для обеспечения правильной сборки механизма после ремонта и для возможности для машиниста, в случае сомнения, удостовериться в правильности положения золотниковой тяги и штока относительно друг друга, а следовательно, и в правильности установки золотника.
Говоря о проверке золотников, необходимо обратить внимание на одну предосторожность, которую надо соблюдать при проверке золотников с кулиссой Джоя. Как было указано, при этой кулиссе особенно сказывается игра рессор и при значительных неровностях пути или других толчках камень получает излишнее перемещение в кулиссе.
При крайних положениях рычага, koi да кулисса сильно наклонена, ход золотника может измениться до 20 мм. Вследствие этого, во избежание порчи крышки после проверки золотников паровозов с кулиссой Джоя, необходимо проверить крайние положения золотника при опущенном рычаге на передний и за дний ход и наблюсти за тем,чтобы от рамки золотника до передней и задней крышки оставалось расстояние не меньше 25 мм. В том случае, если это расстояние выходит меньше 25 мм, необходимо ограничить ход золотника, поставив \ порку на рейке переводного винта таким образом, чтобы золотник moi передвигаться лишь до известного предела. При несоблюдении этого условия при толчках легко можно выбить крышку золотниковой коробки.
Правильность работы золотников, при известном опыте и навыке, можно определять и по слуху, именно по силе у даров пара, выходящего из конуса. Если эти удары резки, происходят с одинаковой силой и следуют один за другим через равные промежутки времени, то это показывает, что «плотники работают исправно. Если какой-либо из ударов неодинаков с другими, то по положению кривошипа онре-к ляки к какому золотнику и к какому окну относится этот v тар, передают золотник соответствующим образом, не прибегая к обычной проверке.
Точно гак же можно судить о правильности работы зови ников, сравнивая силу истечения пара из открытых ПрО
дувательных кранов. Оба эти способа все же недостаточно точны и надежны, и ими рекомендуется пользоваться лишь для суждения о правильности работы золотников, а самую проверку золотников производить или по контрольному шаблону, или-же путем непосредственного измерения и уравнения опережений впуска вышеописанным образом.
При проверке золотников в паровозах компаунд, снабженных приборами Линднера и Коломенского завода, необходимо после проверки золотников проверить также и правильность работы этих приборов.
В приборе Линднера, как указано на чертеже 188, свежий пар поступает в шиберный ящик левого цилиндра по особой трубке, на которой устанавливается трех-ходовой кран. Этот кран должен начинать открывать отверстие для впуска свежего пара при определенной отсечке. Такой отсечкой, например, в паровозах типа Восточно - Китайской ж. д. является отсечка 0,73, а в паровозах нормального типа—0.72.
Значит, « 1-ю юичюль надо, отняв трубки, проверить, на-чинается-ли действительно при переводе рычага на указанную отсечку открытие крана и затем совпадают-ли соответствующие отверстия в пробке крана с отверстиями в его кожухе, при совершенно спущенном рычаге.
В случае несвоевременности начала открытия окон или несовпадения отверстий при спущенном рычаге, этот недостаток должен быть устранен путем изменения длины тяги, ведущей от переводного рычага к крану Линднера.
Проверив работу крапа Линднера, надо убедиться в правильности пригонки и работы золотничка Линднера И, помещенного на золотниковой рамке (черт. 191) и регулирующею впуск пара в левый цилиндр. Золотничек I/ должен иметь такую длину, чтобы он начинал открывать отверстш Я для впуска свежего пара одновременно с началом открытия соответствующего паровпускного окна левого цилиндра Поэтому, проверка его работы должна заключаться в сл< -дующем: отняв трубку, подводящую пар от крана Линднера к отверстию Н буксуют паровоз вперед и в те моменты, когда начинает открываться для впуска то или другое окно, наблюдают—открывают-ли также соответствующие кромки золотничка I/ отверстие Я для впуска свежего пара.
Если установлен новый золотничек Я, то в момент oi крытия переднего окна при помощи чертилки, вкладываемой в отверстие Я, проводят на золотнике риску соответствую щую передней кромке отверстия Я, а в момент открытия заднего окна проводят на золотничке I/ риску по тадш и кромке отверстия Я. Затем золотничек >/ обрезаю! таким образом, чтобы его длина осталась равной расстоянию межд\ этими двумя рисками.
Вместе с проверкой или разметкой длины золотничка V надо убедиться также в тщательности его пригонки и пришабровки, так как таковая имеет весьма существенное значение для правильности работы всего паровоза и его мощности.
Дело в том, что кран Линднера при спущенном рычаге остается открытым и доступ пара в левый золотниковый ящик перекрывается только золотничком И. Поэтому, если золотничек I/ будет пропускать пар, то пар будет попадать в шиберный ящик и в го время, когда окна левого цилиндра закрыты для впуска пара и открыто одно из окон правого цилиндра. При этом пар из левого золотникового ящика может проходить через рессивер под правый зологник и оттуда будет поступать навстречу поршню малого цилиндра. Значит, в случае пропуска пара золотничком I/, машина паровоза при спущенном рычаге не только нс будет работать сильнее, как-бы следовало ожидать, а, наоборот, будет тормозиться и терять свою мощность. Устраиваемые в правом золотнике отверстия h (черт. 190) уравновешивают давление па поршень правого цилиндра только при троганьи паровоза с места, во время же быстрого хода паровоза эти отверстия роли не играют.
Проверка правильности работы Коломенского прибора. Прибор Коломенского завода, как было указано, начинает работать при отсечках более 0,5. При отсечках больше 0,5 поршенек этого прибора должен начинать открывать отверстие (> (черт. 192) своими кромками /.
Таким образом, отверстие 6, служащее для впуска пара, должно открываться лини, после того, как соответствующее паровпускное окно уже приоткроется на величину, соответствующую наибольшему открытию окна при отсечке 0,5, так как иначе впуск пара поршеньком проис.ходил-бы и при всех отсечках меньших 0,5.
Если при отсечке 0,5 обозначим сдвиг золотника от среднего то крайнего его положения через ./ и ширину отверстия 6 обозначим через I/, то полная длина поршенька должна быть—2./ >/.
Проверка поршенька Коломенского завода может производиться или: 1) в целях разметки и определения длины нового поршенька или 2) в целях правильной установки уже имеющегося поршенька, который лишь требуется так насадить на золотниковый шток, чтобы он впускал пар одинаково как в переднюю, так и в заднюю сторону цилиндра.
В первом случае проверка производится следующим образом. Если левый золотник паровоза окончательно проверен и произведен сдвиг золотника на 1 мм назад в расчете на tun pt ванне штока, то поставив рычах на отсечку <» > буксуют паровоз вперед до тех пор, пока зологник не
перейдет в свое крайнее положение и, открыв заднее окно на наибольшую при этой отсечке величину, не остановится на некоторый момент неподвижно.
В этот момент вводят в отверстие f> чертилку и проводят на поршеньке риску, соответствующую задней кромке отверстия б (т. е. кромке, обращенной к золотнику). Затем буксуют паровоз далее вперед, пока золотник не перейдет в крайнее заднее положение и не откроет переднее окно на наибольшую при отсечке 0,5 величин)' открытия. В этот момент также наносят на поршеньке риску, но уже но пере дней кромке отверстия /»', т. е. обращенной к концу штока.
Но если теперь обрезать поршенек по нанесенным рискам. то на горячем паровозе, вследствие расширения штока, поршенек уйдет вперед приблизительно на 1,2 мм и правильной работы его не получится. Поэтому-для достижения правильности работы поршенька, необходимо или обрезать его по полученным чертилкой рискам, отступив от них на 0,6 мм к концу поршенька, обращенному к золотнику, или обрезав поршенек по рискам, одновременно срезать на 1,2 мм, и задний конец его муфты. которой он надевается на шток, или-же перед проверкой поршенька заложить между заточкой штока и концом муфты шайбу толщиной 12 мм, которую затем, при окончательной установке поршенька, необходимо вынуть.
Иногда для упрощения работы разметку поршенька производят до передачи золотника назад для поправки на нагревание. В этом случае, разметив поршенек, как указано, обрезают его по полученным рискам и затем насаживают на шток. При передаче всей рамки золотника назад на 1 мм, в расчете на нагревание, уйдет назад и поршенек и затем при наг ревании штока займет свое место. Этим самым как-бы пренебрегают удлинением переднем о конца золотимко вою штока и передвигают поршенек назад на туже вели чину, как и юлотник, т. е. на 1 мм вместо 1,2 мм как-бы то требовалось, принимая во внимание всю длину золотии нового штока. Допускаемая ошибка 1,2—1=0,2 мм имеет, конечно, небольшое практическое значение.
В том случае, если имеется уже готовый поршенек и требуется лишь установить его на штоке так, чтобы деи ствие его для обоих сторон цилиндра было одинаково, ш револной рычаг ставят на отсечку, немного меньшую, чем та, при которой поршенек должен начинать работать; тем поставив поршенек на его место, буксуют паровоз и, ула вливая моменты наибольшего открытия окон, наносят на пор шенькг при помощи чертилки такие-же риски, как было у казано выше.
Вынув затем поршенек, смотрят по рискам, паско п.ко он перекрывает собой впчекпое отверстие при крайних по
ложенияк золотника. Если расстояние от задней риски до заднего конца поршенька только на 1,2 мм больше расстояния от передней риски до переднего конца,то,рассчитывая на нагревание золотникового штока, оставляют поршенек без изменения, насаживают на шток и укрепляют соответствующим образом. Если же поршенек не удовлетворяет этому условию и более сдвинут вперед, то обрезают на требуемую величину конец муфты. Если же, наоборот, поршенек сдвинут назад больше, чем надо, го подкладывают соответствующую шайбу меж ту заточкой штока и концом муфты
При сборке поршенька также надо заботиться о тщательной пригонке его по его цилиндру и даже более, чем при золотнике Линднера, так как никакого крана на трубке, подводящей пар к поршеньку, не имеется и пропуск пара поршеньком должен сказываться неблагоприятным образом на работе паровоза не только при больших, но и при всех отсечках.
Во избежание разработки поршенька и его втулки надо тщательно следить за состоянием втулки г, служащей для направления передней части золотникового штока и заменять ее новой при ее износе. Равно тщательно надо следить и за прочностью укрепления поршенька на штоке. Резьба на конце штока должна быть исправной, а гайки должны прочно быть укреплены на месте разводной кованной шпилькой.
В общем, проверка плоских золотников представляет собой очень несложную работу, требующую лишь строгой точности и большой аккуратности.
Несколько более сложной является нрои-ркп кр^/лмг .р>-JfUllKUKOt.
Проверка круглых золотников производится в том же порядке и теми-же приемами, каки проверка плоских золотников. Она производится обыкновенно также путем выравниванья опережений впуска. Для этого также находят мертвые положения крейцкопфа, паровоз буксуется в одном и т( м-же направлении, определяются величины линейник предварений, которые затем и выравниваются при помощи гаек, регулирующих положение золотника или при помощи Фугих подобных приспособлений.
Осложняется эта проверка лишь тем, что при круглых юлотниклх нет возмс жности непосредственно измерить открытие ( кна, т. к. окно открывается не кромкой золотника, । кромкой золотникового кольца, которое является мало юстуцпым. Еще большее затруднение в этом отношении представляет проверка золотников с внутренним впуском, и ноте му для намерения открытия окна при круглых золот
никах приходится прибегать к более сложным приемам определения величин открытия окон.
Наиболее простой из таких приемов, дающий вполне удовлетворительные для практики результаты, состоит в следующем: перед сборкой осмотренного золотника снимают с натуры размеры с золотника и золотниковой втулки и наносят их на деревянный шаблон. Такой шаблон (черт. 299) представляет собой две рейки аб и «/, сделанные из твер-
Черт.
лого дерева и припасованные друг к другу в закрой; на рейки надевается муфта д с нажимным винтом с, которым можно зажать рейки в определенном положении относительно друг друга.
Первую рейку аб прикладывают к золотнику и. пользуясь маленьким угольником, наносят на ней возможно точ ным образом, при помощи жесткого карандаша, положение наружных, кромок золотниковых колец каждого диска зо лотника.
Пусть эти кромки колец определяются линиями л, .и, н и о.
Затем берут вторую рейку, и на ней наносят также с натуры положение паровпускных окон и r//z. При этом рейку прикладывают ко втулке таким образом, чтобы конец ее «, обрезанный точно по угольнику, строго совпадал с внешней кромкой втулки. Нанесши на рейках указанные линии, собирают золотник и приступают к его проверке, т. е. уста навливают паровоз в одном из мертвых, например, переднем положении.
Для определения величины открытия золотником паро впускных окон при таком положении паровоз.! пользуются особым маленьким прибором ЖЗИН (черт. 300), состоящим из дугообразной пластинки ЖЗ, сделанной по радиусу, равно му радиусу золотниковой втулки, сквозь которую прокушу
на плоская линейка ///«', передвигающаяся в ее отверстии с некоторым усилием. Пластинку 'КЗ прикладывают к наруж-
ной кромке переднего открытого конца втулки (черт. 301> и аккуратно продвигают линейку ///»' внутрь втулки до тех пор- пока ее конец /•' не упрется в золотниковое кольцо. Затем, укрепив линейку ПК имеющимся барашком, весь при бор ШЗПК осторожно снимают и, отнюдь не сдвигая линеек •КЗ и ПК относительно др\г Друга, переносят прибор <>сто-
Черт. 301.
рожно на шаблон, прикладывая дугообразную пластинку к торцевому, обрезанному концу « рейки м, а линейку ПК, располагают вдоль нее (черт. 302). Передвинув затем рейку аб относительно рейки т так, чтобы черта ее л. соответствующая обрезу кольца, совпала с концом К линейки ПК, за
жимают зажим и измеряют циркулем на шаблоне опредс-
Черт 302
1иншиеся открытия окоп. При золотниках со внутренним впуском и при положении реек аб и изображенном на чертеже 302, переднее окно будет открыто для впуска пара
никах со внутренним впус
Черт. 303.
на величину линейного опережения .и//, а заднее для выпуска пара—на величину от.
Сбуксовав паровоз до другой мертвой точки, вновь берут расстояние от кромки втулки до золотникового кольца при помощи прибора /Л.З//Я и. перенося его па шаблон, определяют получающееся при этом положении паровоза открытие окон. Если открытия переднего и заднего окон получаются неравными, то их уравнивают путем передачи золотника соединительными гайками (черт. 284) так же как и при плоских золотниках, и затем вводят поправку на» нагревание золотника. Само собой разумеется, что при зол от -, для получения поправки на удлинение штока и золотника, приходится передавать золотник в обратную сторону против золотников с наружным впуском.
Менее точно, по зато вполне наглядно можно произвести проверку золотников по ме-галлическим подвижным шаб ломам, укрепляемым позади золотникового цилиндра (черт. 303). Шаблон «4, изображающий собой золотниковую втулку, укрепляют к шпилькам золотниковой крышки, а шаблон et, изображающий золотник, к золотниковому штоку при помощи хомут 1. Установив шаблоны таким образом чтобы открытие переднего окна на шаблоне было точно равно действительному открытию окна золотником, мы получаем возможность судить о всех фазах парораспределения и непосредственно измерять их
Значение и величина линейных опережений. Для луч шего уяснения значения линейных опережений впуска или линейных предварений, надо заметить следующее: как было уже указано, предварение впуска устраивается с целью, во первых, заполнить вредное пространство цилиндра свежим паром еще до прихода поршня в его крайнее положение и начала обратного его хода от мертвой точки и тем осля бить размах поршня в конце его хода в том случае, есл1 сжатие пара недостаточно велико, и. во вторых, получип к моменту начала обратного хода поршня достаточное оперы
4 и;
тие паровпускного окна, чтобы во время впуска пара в начале хода поршня пе происходило падение давления пара, вслед ствие его мятия при проходе через слишком узкие отверстия.
Раньше старались давать линейным опережениям впуск; возможно большие размеры, рассчитывая, во 1-х, на то, чтс заполнение вредного пространства свежим паром требует известного времени, между тем, как период впуска вообще непродолжителен и особенно невелик у быстроходных паровозов и, во вторых, стремясь уменьшить период сжатия пара. В настоящее время, однако, взгляд на этот предмет изменился. Опытами было обнаружено, что при больших скоростях движения паровоза в цилиндрах происходят удары поршня о встречную струю пара и что эти удары бывают тем сильнее, чем больше скорость паровоза и чем больше у него линейное опережение впуска.
Кроме того, при раннем впуске пара в цилиндр, вследствие появляющегося противудавления на поршень в то время, когда еще он не дошел до своей мертвой точки, во всех шарнирных соединениях движущегося механизма происходят также значительные удары, которые быстрее расстраивают весь механизм.
При значительной величине линейных предварений происходит также и увеличение работы трения в конце хода поршня и паровоз, как говорят, получает тяжелый ход. Причину тяжелого хода паровоза вообще надо искать в неправильности парораспределения и, главное, обратить внимание на величину линейных опережений. Однако, при этом отнюдь нельзя допускать постановки наделок на наружные кромки паровпускных окон, т. к. этим уменьшается величина открытия окна и тем увеличивается мятие пара и потеря его работы. В этом случае надо всесторонне обследовать парораспределительный механизм и изменить в крайнем случае величину опережений путем изменения величины наружных перекрыт золотника.
Однако, уменьшать чрезмерно величины линейных опережений также невозможно и особенно нельзя этого делать па быстроходных паровозах, которые обыкновенно работают ( малыми отсечками, около 0,2, и у которых и так окна открываются на очень небольшую величину. Уменьшая линейные опережения в таких случаях, мы еще более уменьшим и величину открытия окна, отчего будет мятие пара слишком значительным и будет происходить падение его гимения и уменьшение его работы. Кроме того, известное линейное опережение впуска пара все же остается крайне необходимым для уничтожения инерции движущегося мехв-пилма в конце хода поршня.
Таким образом, значение предварения впуска пара ока-1ытктся весьма важным и на выбор его размеров надо об-
.’7 liti'onu i. ,
ращать всегда особое внимание и именно поэтому, при устройстве кулиссных механизмов и стараются добиться от последних постоянства линейных опережений при изменении отсечки.
В настоящее время величину линейного опережения впуска на европейских паровозах не делают более 6 мм, на американских же паровозах она иногда достигает 10 мм. В паровозах компаунд по новейшим опытам рекомендуется делать линейное опережение впуска для цилиндров высокого давления от 1,5 до 2,5 мм и для цилиндров низкого давления от 3 до 4 мм.
При этом, открытие окон у цилиндра высокого давления должно быть возможно большим.
На основании опытов проф. Борриса, им рекомендуется для кулиссы Аллана с перекрестными тягами брать величину опережения впуска равной 0,08а, где а—ширина паровпускного окна.
Для кулиссы же Стефенсона с открытыми тягами для наибольших отсечек рекомендуется величину линейного опережения впуска брать=0, так как с уменьшением отсечки эта величина увеличивается.
На наиболее распространенных типах паровозов русских дорог инейные опережения и перекрыши впуска и выпуска сделаны еле*дующих размеров:
Серия Тип Линейное предварение Перекрыта впуска Перекрыта выпуска
Б 2-3—0 4 35 2
Нц 1—3—0 прав. ц. 5 лев. ц. 5 32 32 —8 —2
С 1—3-1 4 33 —0
Еф 1—5—0 5,5 31,75 —0
Ов 0- 4 0 п. 4 л. 4 33 33 -8 —1
Щ 1-4-0 п. 4 л. 4 33 33 —8 -0
Э 0—5—0 4 35 —2
Ыч 0—4—0 п. 4 л. 4 34 34 —8 —2
Для более ясного представления о всех периодах парораспределения после окончательной проверки парораспределения, особенно после капитального или среднего ремонта паровоза, чрезвычайно полезно бывает снять так называемые э.ынишнчегкие диацш.и ны-движения золотников.
Такие диаграммы наглядно изображают относительные положения поршня и золотника при различных отсечках, позволяют достаточно точно определить все моменты парораспределения и дают возможность выяснить недостатки парораспределительного механизма.
Эллиптическая диаграмма для одной какой-либо степени отсечки имеет вид, изображенный на чертеже 304, где линия АБ изображает в определенном масштабе длину хода
Отдххкц 0;Т5.
30i.
поршня паровоза, а линии а, /’, 21, .V и т. д. также в определенном масштабе соответствуют перемещениям золотника от его среднего положения при положении поршня со-отнетственио в точках I, /, //, III и т. д.
Эллиптические диаграммы снимаются или при помощи >пециальных приборов или при помощи, простого измерения положений золотника при различных положениях поршня. /I ni снятия эллиптической диаграммы, последним вполне
доступным для каждого способом, поступают следующим образом:
Прежде всего вскрывают золотниковый ящик, вынув золотник, проверяют его размеры А, 1> а. 6, а1 и б- (черт 305) и определяют действительные величины перекрыт впуска и выпуска. Перекрыта впуска или наружная перекрыта оче-t—/> ..
видно будет равна — =е. Внутринняя перекрыта или
перекрыта выпуска будет равна а— б—e=i.
Отложивши от наружной кромки паровпускного окна ве личину е. отмечают это расстояние^риской и. собрав зо-
Черт. 305.
литник, ставят его на место так, чтобы его наружная кром ка совпала с этой риской. Это положение и будет средним положением золотника. Его отмечают керном на золотнико вом штоке на определенном расстоянии (лучше всего по скобке) ог какой-либо неподвижной точки, например, о г какой-либо точки сальника, от параллели, или кронштейна золотникового направления и т. д.
Это делают для того, чтобы затем, не вскрывая золот никовой коробки, легко можно было поставить золотник в среднее положение или определить, насколько он сдвинул ся от своего среднего положения в ту или другую сторон\ при передвижении паровоза.
Затем разделяют длину хода поршня на параллели н 10 равных частей и полученные деления отмечают рисками. Сделав все это, буксуют паровоз вперед, останавливаясь на каждой десятой части хода поршня. При каждой такой остановке переводят рычаг с полного переднего хода к сре дине и с полного заднего хода к средине и, задерживаясь на каждом делении рейки, каждый раз измеряют расстоянии от намеченной на штоке золотника точки до выбранной неподвижной точки, определяя этим перемещение золотник.• из его среднего положения. Полученные ветчины едины золотника от его среднего положения или наносят прямо на чертеж по линиям, проведенным перпендикулярно к IA через точки, соответствующие десятым к лям хо.ы iiopinii i
или предварительно аккуратно их записывают и после переносят на чертеж. При этом обыкновенно для ясности чертежа масштаб для хода золотника берут более крупный, чем для хода поршня.
Диаграммы вычерчиваются отдельно для переднего хода и отдельно для заднего хода.
Соединяя полученные для каждой отсечки точки плавными кривыми, получают целый ряд эллипсов движения золотника, соответствующих различным отсечкам, и диаграмма принимает вид. указанный на чертеже 306. Средняя линия
АИНЛЛЯ/ И-Ь аЛ OfrvVtWW 0,2.
Че pi. зов.
1/>. соответствующая среднему положению золотника, определяется тем, что расстояние от нее до точек, изображающих положение золотника при мертвых положениях поршня, г. е. до точек а и б, должны быть совершенно точно равны, г. к. золотники предварительно проверяются па равенство линейных опережений.
По обе стороны средней линии наносят параллельные линии 13 Г и 1Г. соответствующие величине перекрыши впуска и линии /А’З и ///»’, соответствующие перекрыше выпуска.
Получаемые эллиптические диаграммы наглядно покачивают величины открытия окон при разных отсечках по обе стороны поршня, а также наглядно могут показать, на-< колько нарушается равенство линейных предварений при ycianoBKe золотников на равенство отсечек и на равенство наибольших открытий окон.
Имея кривые эллиптической диаграммы и обращая вни мание на их неправильность в том или другом месте, можно определить все недостатки парораспределительного механизма. Так, например, если на кривой, соответствующей нормальной рабочей отсечке паровоза, точки ее соприкасания с линиями к/ Б6 находятся на различных расстояниях от линии Л Б, то это указывает на то, что опережения впу ска неравны. Разделив разность между этими величинами пополам, мы определим ту величину, на которую надо подать золотник в ту или другую сторону.
Если между кривыми для переднего и заднего хода получается значительное несоответствие, то это указывает на неверную длину переводной тяги или неверность кулиссной подвески. Если часть кривой, соответствующая перемене хода золотника, обращается в прямую параллельную АБ то это указывает на наличие значительного мертвого хода в механизме и т. д.
ГЛАВА XXII.
Проверка кулиссных механизмов и их ремонт.
В предыдущей главе, говоря о проверке золотников, мы все время для простоты предполагали, что кулиссный меха низм вполне точно собран и совершенно верно работает. Однако, на деле всегда неизбежны неточности в изготовлении частей механизма и во взаимном их расположении на паровозе, и потому очень часто в работе кулиссных меха низмов наблюдаются неправильности, которые совершенно искажают работу паровой машины паровоза и не дают воз можности получить от паровоза полной его мощности.
К сожалению, надо сознаться, что на проверку кулж сных механизмов при работе паровозов в депо обращается слишком мало внимания, да и из мастерских паровозы часто выходят с недостаточно тщательно проверенным кулиссным механизмом. Обгоняется это, очевидно, только отсутствие м сознания важности правильной работы парораспределения в тяговом хозяйстве.
Между тем, проверка кулиссных механизмов не пред ставляет собой никакой трудности и сложности. требует лишь ясного понимания работы механизма и назначения отдельных его частей и при больших ценах на топливо в настоящее время является безусловно делом периостеш-и ной важности в общем хозяйстве дороги, т. к. в резулг таге даст возможность как сократить расход топлива, гак и использовать наилучшим образом мощность паровом.
Обследование каждого парораспределительного мг ха низма паровоза необходимо начать с проверки по черте ж. всех отдельных частей, составляющих механизм, как го
самых золотников, золотниковые. кулиссных и эксцентриковых тяг, кулиссных подвесок, контр-кривошипных тяг и т. п. Все части механизма должны быть проверены в отношении правильности их основных размеров и правильности расстояний между центрами их шарниров. Основные размеры кулиссных механизмов Джоя и Гейзингера для наиболее распространенного на русских дорогах нормального типа паровозов указаны на чертежах 307 и 308.
После проверки размеров механизма и выяснения того, что в нем не имеется никаких особо грубых отступлений и неправильностей, необходимо приступить к более детальному обследованию и проверке работы механизма.
Описание приемов проверки кулиссных механизмов и изыскание способов устранения и, неисправностей, начнем с кулиссы Втыиерти (Геизитера). как наиболее у дачной и вполне по достоинству наиболее распространенной в настоящее время на паровозах нашей сети.
Как было указано, кулиссный механизм Вальшерта можно рассматривать составленным из 2-х механизмов.
Один из этих механизмов состоит из маятника ЕД (черт. 176), приводимого в действие от крейцкопфа паровоза и верхним своим концом соединенного с золотиковой тягой. Этот механизм сдвигает золотник из его среднего положения на величину наружной перекрашилинейное предварение впуска.
Другой механизм состоит из кулиссы ин, которая под влиянием вращения контр-кривошипа АБ, получает ка-чательное движение около своего центра //, и из кулиссного камня К с соединенной с ним кулиссной тягой Л'Г, идущей к точке Г маятника £’/. Этот второй механизм при качании кулиссы лишь увеличивает перемещение золотника от его среднего положения по мере перевода кулиссного камня от центра вращения кулиссы к ее концам. При положении же камня в центре кулиссы все перемещение золотника производится лишь первым механизмом, т. е. маятником £ Z.
Как известно, кулисса им имеет криволинейную форму и описанар адиусом=длине кулиссной тяги ИГ. Благодаря дтому, при крайних (мертвых) положениях поршня, когда кулисса занимает свое среднее положение, кулис-сный камень при всех своих положениях в кулиссе будет отстоять на одинаковом расстоянии от точки Г и, вследствие этого, золотник должен занимать одно и то же положение и не должен сдвигаться с места. Другими словами, ине ре.нс сипе. впуска при к у tuci е Валыисрта цмжно оставаться ши тонины и при всех отсечках.
Это О( новное г войство кулиссы Вальшерта и являет-<я руководящим при проверке сч действия.
Так как на работе кулиссы Гейзингера псе-же отзывается до некоторой степени игра рессор, то путь для про-
Черг. 307.
Черт. ЗОХ.
Чорт. ЗОХ-а.
верки кулиссного парораспределения должен быть выбран по возможности совершенно ровным и горизонтальным, i ко
тел паровоза должен быть заполнен водою до рабочего уровня. В том случае, если станина переводного винта прикреплена не к раме паровоза, а к его котлу—котел должен быть заправлен и нар поднят до рабочего давления.
Так как основное требование, предъявляемое к кулиссе Вальшерта, состоит в равенстве опережений впуска, то проверка этого кулиссного механизма и состоит в проверке того, насколько все элементы механизма удовлетворяют этому условию.
С этой целью в 1-ю очередь надо убедиться в правильности длины подвесок кулиссных тяг правой и левой стороны паровоза, т. е. в том, что кулиссные камни правой и левой кулиссы одновременно приходят в центр вращения кулиссы.
Имея в виду, что при положении кулиссного камня в центре кулиссы золотник при качании кулиссы вперед и назад должен оставаться неподвижным, для проверки правильности положения камней в центрах кулисе расцепляют нижние концы обоих кулисе от контр-кривошипных тяг и, поставив переводной рычаг на нулевое деление, качают руками сначала правую кулиссу, наблюдая за золотником. Если правый зологник при качании кулиссы не перемещается, то. значит, его кулиссный камень действительно находится в центре вращения кулиссы.
Если-же золотник перемещается, то значит камень не находится в центре вращения кулиссы и нулевое деление рейки не соответствует положению камня в центре вращения кулиссы. Для определения правильного положения камня, продолжая покачиванье кулиссы, переводят постепенно рычаг от переднего хода к средине до такого положения, пока золотник не перестанет совершенно сдвигаться от качания кулиссы. Это положение камня и будет соответствовать нулевой отсечке правой машины, при котором указатель переводного винта должен стоять на 0.
При этом, для того, чтобы .iei че уловить имеется-ли или нет передвижение золотника, удобнее расцепить нижний конец маятника от тяги /Л',7 и наблюдать, не перемещается ли это1 конец при качании кулиссы.
Оставив переводный рычаг в этом положении, проверяют, каково будет положение камня левой кулиссы. Для этого качают руками левую кулиссу, наблюдая за тем, не получает ли левый золотник какого либо перемещения. Если левый золотник сдвигается при качании кулиссы, то эго значит, что левый камень не находится на центре и, значит, подвеска от рычага переводного вала к кулиссной тяге левой кулиссы не соответствует подвеске правой.
Для определения верной длины подвесок измеряют расстояние от центра шарнирного соединения левой кулиссной
тяги с подвеской до площадки паровоза по направлению подвески и затем, качая кулиссу, переводят снова винт от переднего хода к средине до тех пор, пока левый золотник не перестанет сдвигаться от качания его кулиссы. Измеряя снова расстояние от шарнира до площадки паровоза, определяют, насколько левая подвеска не соответствует правой и затем исправляют на эгу величину длину левой подвески, осаживая или вытягивая ее.
Однако, прежде чем изменять длину подвески, следует убедиться в правильности укрепления плеч рычага на переводном валу, а равно и проверить по уровню правильность положения валов подшипников относительно рамы паровоза.
Кроме того, необходимо иметь в виду, что на паровозах компаунд подвески правой и левой стороны не всегда бывают равны и иногда на паровозах компаунд умышленно левая подвеска делается длинее правой с целью увеличения впуска в левый цилиндр пара для переднего хода паровоза.
При положении обоих кулиссных камней в центре их кулисе указатель переводного винта должен стоять па О рейки (планки). Если он при этом не стоит на 0, то, значит, рейка стоит неправильно и надо или передвинуть рейку, или переставить указатель или изменить на соответствующую величину длину переводной тяги.
Проверка работы маятника кулиссы основывается на том, что, при обоих мертвых положениях поршня и при положении камня в центре вращения кулиссы, маятник кулиссы должен сдвигать золотник из его среднего положения лишь настолько, чтобы он открывал паровпускные окна на величину равных линейных опережений. Для этого маятник кулиссы должен делать в одну и другую сторону от своего среднего положения одинаковые размахи, а в своем среднем положении, т. е. при положении крейцкопфа на средине своего хода, должен быть перпендикулярен к оси цилиндра. Поэтому для проверки работы маятника, после тщательной проверки мертвых положений поршня, ставят крейцкопф в его среднее рабочее положение. При таком положении крейцкопфа маятник EJ должен находиться также в своем среднем положении и, если оси цилиндров горизонтальны, он должен быть строго вертикален, его ось должна стоять по отвесу. Если же оси цилиндров наклонны, то правильность среднего положения маятника можно проверять или приподнимая зад паровоза домкратами до горизонтальности параллелей, koi да маят ник должен быть вертикален, или же приходится пользоваться угломерным угольником и проверять, чтобы уклон маятника от вертикального направления был равен уклону параллели от горизонтального положения, т. е., чтобы угол между параллелью и направлением оси маятника был
равен 90°. Такую проверку, конечно, необходимо производить лишь при полной уверенности в правильности установки параллелей.
Если маятник не удовлетворяет вышеприведенному условию, то, значит, положение его неправильно. Неправильность положения маятника может быть следствием двух причин: или неправильна длина тяги ЖЛ, соединяющей нижний конец маятника с поводком крейцкопфа, или неправильно положение точки Г, вследствие неправильной длины кулисе ной тяги КГ. Неправильность положения маятника в первом случае исправляют удлинением или укорочением крейцкопфной тяги ЖЛ. Иногда эта тяга имеет приспособление для изменения ее длины в виде стяжной гайки с двухсторонней резьбой. Если же такого приспособления не имеется, то приходится эту тягу подсаживать или вытягивать на нужную величину кузнечным способом.
Здесь надо также указать, что на некоторых сериях паровозов маятник имеет внизу по два или три отверстия для соединения с крейцкопфной тягой. Если требуется чтобы золотник работал с большим линейным опережением, то тягу ЖЛ соединяют с верхним отверстием маятника. Если же желательно получить меньшие опережения, то тягу Ж Л соединяют с нижним из отверстий в маятнике.
Проверивши указанным способом маятник кулиссы, можно быть уверенным, что линейные опережения будут равны при положениях камня в центре вращения кулиссы, т. е. при положении рычага на 0 Однако, они могут быть не равны при других отсечках, и чтобы быть уверенным в их равенстве при всех других отсечках, надо проверить правильность работы остальных частей механизма, т. е. частей, связанных с кулиссой.
Изменение величины линейных опережений впуска при разных отсечках, происходящее от неправильности работы кулиссы, может выражаться различно: или 1) золотник при мертвых положениях поршня сдвигается от перевода камня в кулиссе на одну it ту же величину и в одну и ту же сторону, или 2) золотник сдвигается при переводе камня в кулиссе на одну и ту же величину. но в противоположные стороны или же, наконец, 3) золотник сдвигается в противоположные стороны, но не на одинаковые величины.
В первом случае, т. е. когда золотник при обоих мертвых положениях сдвигается от перевода камня в кулиссе па одну и ту же величину и в одну и ту же сторону, неправильность парораспределения происходит от неправильной длины контр-кривошииной тяги бв (тяги обратного кривошипа), соединяющей цапфу контр-кривошипа с серьгой »• кулиссы (черт. 309)
В самом деле, тяга обратною кривошипа должна иметь такую длину, чтобы при мертвых положениях поршня кулисса занимала свое среднее положение. В это среднее положение кулиссу приводит контр-кривешип 1б, связанный с кулиссой при помощи тяги 6ч, при чем;центр пальца контр-кривошипа при мертвых положениях поршня располагается на линии 67/ перпендикулярной к линии оч.
При таком положении кулиссы опережение впуска должно быть постоянным и золотник не должен сдвигаться от перемещения камня по кулиссе. Но если контр-криво-шипная тяга будет короче, чем нужно, то, как можно видеть из чертежа 309, при обоих мертвых положениях поршня
Черт. ЗОЯ.
и при положениях цапфы конгр-кривошипа в 6 и 6х она будет оттягивать нижний конец кулиссы назад в точку в1 и кулисса не будет находиться в своем среднем положении и, вследствие этого, при переводе камня от верхнего конца кулиссы к нижнему, золотник при обоих мертвых положениях поршня будет уходить назад.
Если наоборот тяга будет длиннее, чем надо, то нижний конец кулиссы как при переднем, так и при заднем мертвом положении поршня, будет уходить вперед от среднего положения именно в точку в2, и золотник при переводе камня от верхнего конца кулиссы к нижнему будет сдвигаться вперед.
Для отыскания правильной длины контр-кривошипной тяги в этом случае поступают так. Так как положение маятника уже проверено, то, установив поршень в мертвом положении, ставят кулиссу в среднее ее положение; для
этого сначала ставят камень на центр и затем, закрепив золотник неподвижно перекосом сальникового штока и раз‘единив кулиссу от контр-кривошипной тяги в точке «, переводят камень от центра в его нижнее положение. При этом кулисса займет совершенно точно свое среднее* положение. Измеряя теперь расстояние от центра валика («) нижнего ушка кулиссы до центра пальца контр-кривошипа при обоих мертвых положениях поршня и взяв полусумм)' н.г. получаем нужную длину контр-кривошипной тяги.
В сущности говоря, если быть уверенным в совершенной точности сборки и пригонки механизма и если предположить, что неправильность механизма заключается только в неправильной длине тяги, то смещение золотника при обоих мертвых положениях поршня должно быть не только направлено в одну сторону, но и должно быть одинаково, и потому можно было бы довольствоваться измерением только расстояния от центра ушка до одного из положений цапфы контр-кривошипа при одном мертвом положении поршня. Однако, в виду возможности наличия и других неправильностей в механизме, рекомендуется поступать вышеуказанным образом. Поправка длины контр-кривошипной тяги производится путем подкладки под подшипник ее или подстрагиванием его, и лишь в крайних случаях приходится прибегать к укорочению или удлинению их ку щечным способом. При этом для нормального паровоза можно приблизительно считать, что перемещение золотника на 1 мм соответствует изменению длины контр-кривошипной тяги на 5 мм.
Рассмотрим теперь второй случай, когда при мертвых положениях поршня от перемещения камня по кулиссе получается сдвиг золотника ни одну и ш\-же величину. но в нро-гнmono.южные стороны.
Такая неправильность парораспределения происходит оттого, что положение контр-кривошипа относительно главного кривошипа не соответствует положению центра нижнего ушка кулиссы относительно оси цилиндра. Как было указано при описании кулиссы Вальшерта, для того, чтобы кулисса при мертвых положениях поршня занимала одно и то-же среднее положение, центр цапфы контр-кривошипа <> при мертвых положениях поршня должен располагаться на линии перпендикулярной к линии ее, проходящей через ось колеса и центр ушка <?, отчего углы вол и бох должны быть равны между собой. При неисполнении этого условия, т. е., когда при мертвых положениях поршня центр цапфы контр-кривошипа не находится на линии, проходящей через центр колеса и перпендикулярной к линии он, кулисса не будет ншнмать своего среднего положения. Так, например, при отклепе нии центра цапфы кривошипа, указанном на
чертеже 310, вместо точки в точку 62 нижний конец кулиссы в при положении поршня в задней мертвой точке будет уходиib назад в точку в1. При положении-же поршня в передней мертвой точке и при положении цапфы контр-кривошипа в б'л вместо б*1 нижний конец кулиссы, наоборот, уйдет вперед в точку в~. Такие отклонения кулиссы вызовут и соответствующие сдвиги точки г в г1 и г2, а вместе с ними и сдвиги золошика, равные по величине, но противоположные по направлению.
Таким образом, и обратно противоположные, но равные по величине, сдвиги золотника, от перевода камня в кулиссе,
Черт. 310.
показывают па неравенство углов о'оу и вол. При этом одноименные сдвиги (т. е. при за хнем положении поршня сдвиги золотника назад, а при переднем вперед) показы-в нот, что угол tot меньше боу; разноименные же сдвиги покажут, чго угол вол больше боу.
Несоответствие между положением цапфы контр-кривошипа и положением точки в, т.-е. неравенство углов бо\ и «от можег произойти о г нескольких причин, именно: оно может происходигь от неправильной установки контркривошипа или повреждения его при ремонте, при пересылке или выгрузке колес, когда правильность угла боу от какого-либо удара может нарушиться.
Точно также указанное несоответствие может произойти потому, что о г неправильной сборки или от разработки подшипников цапф кулиссы, кулисса может несколько опу ститься вниз против своего нормального положения, отчею расстояние центра ушка « от оси цилиндра уменьшится, а вместе с гем уменьшится и угол вол.
Далее, указанная неправильность может произойти от неправильности расстояния кронштейна переводного вала от центра ведущей оси, от неправильного положения буксы ведущей оси в ее челюстях и от неправильного положения центров осей цишндров вследствие неправильной привалки цилиндров к раме.
Дл>; проверки правильности насадки контр-кривошипов очень удобно пользоваться особым прибором, изображенным на чертеже 311.
Черт. 311
। и
Черт 3il-a.
Прибор состоит из основного трубчатого стержня Л, снабженного на конце конусом. При установке прибора конус этот вставляется в центр оси проверяемой колесной пары. На этот-же конец стержня />’. надета подвижная шайба Я, выгнутая в виде чашки, упирающаяся в гоченый торец паровозной оси и служащая для достижения правильного расположения прибора. На основной стержень />’ на деты еще три подвижные колена.
1-е колено Г служиг для укрепления прибора, помощью струбцинки к кривошипу проверяемой колесной нары.
2-е колено / имеет на конце миллиметровую шкалу и подвижной указатель, с заточенным конусом, вставляемым в центр кривошипного пальца. У основания колена Д к нему наглухо закреплен диск ./ с делением на градусы и части I раду сов.
3-е подвижное колено /» также имеет на конце миллиметровую шкалу и подвижной указатель II с заточенным конусом, вставляемый в центр контр-кривошипа. К концу плеча колена К прикреплена стрелка //, движущаяся но диску ./ и показывающая угол между коленами ( и А’.
Прибор чает одновременно следующие показания:
1) Длину ведущего кривошипа, указанную на шкапе колена (.
2) Длину кулиссного кривошипа, указанную на шкале колена А’.
3) Угол между вед\ щим и кулисспым кривошипами, показываемый стрелкой If на диске .7.
Эти данные достаточны для суждения о степени правильности положения контр-кривошипа относительно пальца.
Прибор этот применяется для колесных пар паровозов как с кулиссой Гейзингера, так и с кулиссой Джоя. В последнем случае нужна лишь другая, особо приспособленная струбцинка Е.
Прибор этот может быть применен для проверки кривошипов и контр-кривошипов без выкатки колос из под паровоза, ибо дышла и кулиссная тя! а не препятствуют действию этого прибора; нужно лишь удалить окраску с торца оси проверяемой колесной пары.
Неправильности кулиссного механизма, зависящие от неправильного положения подшипников и кронштейнов кулиссы. возможно до некоторой степени устранить в депо, путем подкладки прокладок под подшипники (для исправления положения кулиссы по вертикальному направлению) или даже замены подшипников неравнобокими (эксцентричными) для исправления небольшой неправильности положения центра вращения кулиссы по горизонтальному направлению.
Но исправление значительных неправильностей указанных частей для депо представляется затруднительным, и потому на правильность положения центров кулиссных кронштейнов, на правильность положения центра переводного вала, а равно на правильность привалки цилиндров должно обращаться особо серьезное внимание при капитальном ремонте паровозов. Положение каждой из указанных частей механизма должно быть строго проверено по имеющимся чертежам и никаких отступлений от установленных размеров без детального обследования техническим отделом сл. Гиги производиться отнюдь не должно. Лицам же, ведающим капитальным ремонтом паровозов, необходимо всегда
твердо помнить, что кулиссный механизм является как-бы душой всего паровоза и что каждый паровоз, отремонтированный самым тщательным образом, но имеющий неправильно собранный кулиссный механизм, не будет в состоянии выполнить надлежащим образом всей работы и будет расстраиваться и изнашиваться быстрее, чем бы следовало. Так как совершенное устранение всех указанных неправильностей для депо является слишком сложным и затруднительным, то если, во время проверки кулиссного механизма при мертвых положениях поршня от перевода камня по кулиссе сверху вниз, будут наблюдаться сдвиги золотника, равные по величине, но противоположные направлению, но эти сдвиги не будут превосходить 1-2 миллиметра, то с ними обыкновенно приходится мириться. При значительной же неправильности в работе механизма приходится ставить паровоз в ремонт для проверки механизма и уравнения углов боу и «а/.
Для облегчения исправления неправильностей угла во./, происходящих от вышеуказанных причин, полезно подшипники кулиссы делать от'емными с горизонтальным основанием, что дает возможность как поднимать при необходи мости центр кулиссы вверх, так и сдвигать его вперед и назад.
Паконеи, в 3-м случае, коца при гв\.т разных мертвых положениях поршня золотник от пере во ю камня в кулиссе с летается в протпие.оположние стороны, но не па одинаковые величины, очевидно, неправильность в работе золотника происходит как от неправильности длины контр-кривошипной тяги, так и от неправильности положения нижнего ушка кулиссы относительно оси цилиндра, т. е. от неравенства углов вол и боу
В этом случае исправление тят кривошипа производится изменением ее длины в сторону, обратную большему не ремещепию золотника на величину, соответствующую полу сумме сдвигов золотника вперед и назад.
В самом деле: предположим, что от неправильной длины кулиссной тяги происходит при обоих мертвых положе ниях поршня смещение золотника назад на 3 мм, а от н< правильной насадки контр-кривошипа происходит смещение при переднем мертвом положении вперед на 3 мм. и при заднем мертвом положении назад на 4 мм. Тогда, в совокуп ности обоих смещений, смещение золотника назад будет равно 3-|-4=7, а смещение вперед будет 4 (от контр-кривошипа ) 3 7 ! 1
(от тяги)=1 мм. Полусумма сдвигов, т. е.—= I и да<1 смещение от неправильности тяги.
Наоборот, полуразность смещений дает смещение неправильного положения ушка кулиссы «; действи гечык»
=3=, как было принято, смещению от неправильности положения точки в.
Проверка кулиссы Джоя. Так как благодаря конструкции кулиссы Джоя на неправильность ее работы особенно влияет игра рессор и так как на ней особенно сильно сказываются всякие неправильности в положении кулиссы относительно колес паровоза, то при проверке этой кулиссы особенно важно, чтобы путь, предназначенный для проверки, был совершенно ровным положение паровоза во время проверки соответствовало его рабочему положению, т.-е., чтобы котел был налит водой до среднего нормального уровня, чтобы буксы ведущей оси находились в челюстях на строго определенной высоте и были закреплены надежными прокладками, чтобы буксовые клинья были подтянуты, а во всех шарнирных соединениях не было недопустимой слабины и игры.
Проверка кулиссы Джоя, как и кулиссы Гейзингера, основывается на том свойстве ее, что линейные опережения впуска при кулиссе Джоя при всех отсечках юлжны оставаться постоянными. Как было указано при описании кулиссы, это происходит оттого, что при мертвых положениях поршня ведущее дышло располагается по оси цилиндра и шарнирное соединение дышла с серьгой кулиссного механизма занимает по высоте свое среднее положение. Благодаря этому, при мертвых положениях поршнякулиссная вилка, а с ней и камень, также должны находиться в своем среднем положении по высоте, т.-е. центр кулиссного камня должен совладать с центром вращения кулиссы. Но если центр камня совпадает с центром вращения кулиссы, то как бы мы не наклоняли кулиссы переводом рычага, ее центр, а вместе с ним, следовательно, и камень останутся на месте и золотник не должен сдвинуться с места.
Поэтому, чтобы убедиться в правильности работы ку-1иссного механизма, устанавливают последовательно поршни каждой стороны в переднее и заднее мертвое положение и при каждом мертвом положении поршня переводят переводный винт с крайнего зубца заднего хода до крайне-। о зубца переднего хода, наблюдая тщательно за золотником. При этом кулисса будет вращаться около своего центра, но золотник должен оставаться неподвижным. Если это достигнуто и золотник остается неподвижным, то значит, механизм работает правильно.
Если же при мертвых положениях поршня золотник < двигается от перевода переводного рычага, то, значит, положение камня в кулиссе неправильно.
Неправильное положение камня в кулиссе Джоя может происходить: или 1) от неправильной длины контр-криво-
шипной тяги, или 2) от неправильной длины кулиссной вилки и или 3) от неправильного положения подшипников кулиссного вала.
Правильность длины контр-кривошипной тяги проверяют следующим образом: расцепляют тягу от кулиссной вилки в точке Г (черт. 173) и устанавливают кулиссный камень в центре кулиссы, т.-е. гак, чтобы центр цапфы камня и центр вращения кулиссы точно совпадали, и золотник при переводе рычага не перемещался. Установив таким образом камень, его закрепляют в этом положении какой либо подкладкой под золотниковую тягу и затем перебуксовывают паровоз в переднее и заднее мертвые положения, измеряя при каждом положении расстояния о г центра пальца контр-кривошипа до центра нижнего валика I кулиссной вилки. Если оба эти измерения дают одинаковую длину, то эта длина и будет равна точной длине контр-кривошипной тяги. Если же при переднем и заднем мертвом положении поршня длина контр-кривошипной тяги получается различная, значит, неправильна или длина кулиссной тяги или нс правильно положение центра вала кулиссы над линией мертвых точек. Может быть, конечно, неправильно и положение центра В валика серьги 1В (черт. 173) или расстояние цен тра вала кулиссы от вертикальной линии, проходящей через ось ведущего колеса.
Если длина контр-кривошипной гяги при 2-х мертвых положениях поршня получается неодинаковой, то ее дела ют равной полусумме величин, полученных измерением, и затем, соединив тягу с концом кулиссной вилки, вновь переводят рычаг от заднего конца к переднему при каждом мертвом положении поршня, наблюдая за золотником. Если при этом золотник при обоих мертвых положениях поршня получит от перевода рычага неравные сдвиги, то значи длина тяги выбрана неверно и ее приходится еще раз проверить путем последовательных проб. Если же золотии сдвигается от перевода рычага на одну и ту же величин', па.мi, то, значит, контр-кривошипная тяга верна, но камеи, стоит ниже центра кулиссы вследствие того, что, или ко ротка кулиссная вилка или слишком высоко поднят вал кулиссы.
Если-же при мертвых положениях поршня золотник о перевода рычага сдвигается на одну и ту-же величину впере i. то, значит, камень стоит выше центра кулиссы и либо длинн кулиссная вилка, либо слишком низко опущен центр кулис сного вала.
В том случае, если наблюдаемая неправильность нев> лика, ее устраняют опусканием или подниманием рамы, жн тягиванием рессор.
Если-же неправильность более значительна, то приходится удлинять или укорачивать кулиссную вилку, или-же опускать или поднимать в подшипниках кулиссный вал.
При исследовании и проверке кулиссного механизма Джоя необходимо иметь также в виду, что на паровозах компаунд иногда установка на валу правой и левой кулиссы бывает неодинакова, и для увеличения впуска пара в левый цилиндр при следовании паровоза передним ходом, иногда умышленно, левая кулисса бывает смещена вперед относительно правой. Поэтому исправление такой установки кулиссы без подробного обследования по чертежам производиться не должно.
Надо также иметь в виду, что правильное положение рамы относительно букс всегда должно быть отмечено риской на челюсти ведущей оси паровоза на высоте верхней кромки буксы. Если такой риски не имеется, то после проверки механизма ее надо нанести для руководства бригады при подтягивании рессор.
В паровозах нормального типа нормальный зазор между верхним краем буксы и рамой должен быть равен 38 мм.
Не лишним также будет заметить, что на работу кулиссы Джоя оказывает значительное влияние состояние гайки пере-p. здного вала и неподвижность ее станины. Так как в кулиссе Джоя изменение отсечки происходит вследствие поворота кулиссы около своего центра при помощи тяги, соединенной с гайкой переводного вала, то всякая разработка гайки и перемещение ее станины, вследствие ненадежного укрепления. будет влиять на правильность парораспределения, хотя гайка и не изменит своего положения на винте. Подергиванье плохо укрепленной станины при работе паровоза доходит до 15 мм, что. например, при отсечке 0,4 может уменьшать отсечку до 0,3 или увеличивать ее почти до 0,5.
Поэтому за состоянием переводного механизма надо вообще всегда следить самым тщательным образом и особен-н > следует обращать па него внимание на паровозах с кулиссой Джоя.
Проверка эксцентриковых кулисе. Проверка эксцентриковых кулисе начинается также с проверки их подвешивания. Для этого устанавливают рычаг на О и наблюдают при обоих мертвых положениях поршня как с одной стороны паровоза, так и с другой, совпадают-ли центры кулиссных камней каждой стороны с серединами кулисе. Если центр кулиссного камня какой-либо одной стороны при мертвых положениях ее поршня не совпадает со срединой кулиссы, и> подвеску этой кулиссы соответственно удлиняют или укорачивают. Если же требуется поднять или опустить обе кулиссы и при том на одну и ту же величину, то это до-чтингется укорочением или удлинением тяги переводного
вала. Отнако, прежде, чем делать какие-либо изменения длины подвесок или тяги переводного вала, надо хорошенько освидетельствовать укрепление его плеч и рычагов и проверить горизонтальност», его положения.
Для дальнейшей проверки правильности работы эксцентриковых кулисе точно также лучше всего пользоваться исследованием причин сдвига золотника от перевода рычага с заднего хода на передний при обоих мертвых положениях поршня.
Хотя в кулиссах Стефенсона и Аллана линейное опережение впуска пара и изменяется с изменением отсечки, но и в этих механизмах в мертвых положениях поршня, при переводе рычага от крайнего заднею положения к переднему. золотник, сдвинувшись немного при приближении камня к средине кулиссы. затем вновь должен возвратиться на прежнее место. Если-же при гаком переводе рычага при обоих мертвых положениях поршня, золотник не возвращается на свое место, а останется несколько сдвинутым то, значит, или неверны эксцентриковые тяги или неправильно насажены эксцентрики. Так. например, если золотник при обоих мертвых положениях поршня при переводе рычага от крайнего заднею положения до крайнего переднего сдвигается назад, то, значит, эксцентриковая тяга переднего хода коротка (или заднего длинна) и ее надо удли нить в расчете на полусумму сдвигов золотника. Величина поправки для каждой серии паровозов определяется опытом, определяя какой сдви»' золотника производит удлинение тяги на каждые 5 мм. Если золотник сдвигается вперед значит эксцентриковая тяга переднего хода длинна (или заднею коротка). Если-же золотник при одном мер» вом положении поршня сдвигается вперед, а при дру гом назад, то надо изменить длину тяги в расчете на полусумму сдвигов. Если после такого исправления тяги и сборки механизма окажется, что зологник все-же получает сдвиги равные по величине, но противоположные по па правлению, то это указывает на случайную или умышленную неправильность углов опережения и таковые надо проверить по имеющимся чертежам.
Само собой разумеется, что при эксцентриковых кулис сах неправильность хода поршня значения для парораспрс деления не имеет, но нужно лишь, чтобы при проверю кривошип совершенно точно располагался в своем пере । нем мертвом положении.
Разметка рейки переводного рычага После пцатель ной проверки парораспределительного механизма и хода поршня необходимо проверить, а если надо, то и размети и. заново рейку переводного рычага. Разметка рейки ирои< водится следующим образом. Ход поршней правой и л» вон
стороны разделяется на параллелях на 10 совершенно равных частей, а вместо рейки на станину переводного рычага укрепляется гладкая медная линейка, которая продольными рисками разделяется на 4 полоски. Эти полоски назначаются для отметки положений указателя: 2 из них назначаются для правой машины и 2 для левой машины паровоза. Из каждых же 2 полосок для одной и той же стороны одна назначается для переднего хода, а другая для заднего. К указателю переводного винта укрепляется угольничек, который при переводе винта может двигаться вдоль по линейке, указывая на ней соответствующее положение указателя. Затем буксуют паровоз вперед, останавливаясь на каждом из десяти делений нанесенных на параллелях, для правого и левого хода поршня. При каждой остановке сначала переводят указатель переводного винта в крайнее переднее положение и затем, постепенно подтягивая его к средине, доводят золотник до положения отсечки, т. е. до такого положения, когда наружная кромка золотника пер<-кроет окно для впуска пара. При таком положении механизма отмечают риской на линейке положение указателя в предназначенной для этого одной из 4-х продольных полосок. Затем переводят винт на полный хот назад и. подтягивая его обратно к середине, доводят золотник до отсечки противоположного окна и делаюг на линейке отметку в полоске. предназначенной для отметок заднего хода.
Поступая, таким образом, для каждого из Ю делений хода того и другого поршня при лерсбуксовании паровоза на полный оборот колеса, т. е. при ходе поршней впереди назад, получают на медной линейке по 4 риски для каждой степени наполнения цилиндров. По этим 4 рискам проводится средняя, более глубокая черта, которая и помечается цифрой, соответствующей степени наполнения. Для паровозов компаунд более глубокая черта проводится отдельно для правой и для левой стороны паровоза, т. е. через две риски Взаимное положение рисок правой и левой стороны даст соотношение между наполнениями в правом и в левом цилиндре.
Вместо нанесения делений на параллелях в виде рисок, которые при движении крейцкопфа могут стираться, можно укрепить над параллелями металлические линейки, на которых длина хода поршня разбита на 10 равных частей, а на крейцкопф прикрепить какой-либо указатель. Линейку устанавливают так, чтобы при переднем и заднем мертвых положениях поршня указатель указывал на нулевое и 10-е де-1сние линейки. В дальнейшем поступают так же, как было указано выше.
В том случае, если непосредственное наблюдение за отсечкой, указываемой перекрытием отверстия окна кромкой
золотника, невозможно, вследствие конструкции рамки, то при разметке рейки пользуются ипи шаблоном золотника или наносят на верк ней поверхности золотника и его рамки риски, соответствующие полям золотника, а на золотниковом зеркале, сбоку золотника, наносят риски, соответствующие окнам, или же, при помощи упомянутой при проверке золотников скобки, пользуются отметками среднего положения золотника на золотниковом штоке. Для этого от керна, соответствующего среднему положению золотника, откладывают величину перекрыши впуска и отмечают ее рисками. Совпадение этих рисок с концом скобки будет соответствовать положению отсечки.
Нулевое деление рейки наносятся на линейке следующим образом: при кулиссе Вальшерта (Гейзингера) оно должно строго соответствовать положению камней в центре кулисе, при других же кулиссах нулевое деление рейки наносится по средине между первым делением для переднего хода и первым делением для заднего хода.
Нулевое деление рейки в нормальных паровозах с кулиссой Джоя почти совпадает с отсечкой 0,05 или 1/20 хода поршня и потому его легко найти, нанеся на параллелях кроме 10 делений еще два деления, соответствующие 1/20 хода поршня.
Обыкновенно деления на рейке наносят с 1-го или 2-го зуба по 8-й.
По размеченной таким образом линейке выпиливаются зубья рейки, которые делаются высотой около 3 мм. Нулевой зуб для отличия его делается выше, именно до 10 мм. Иногда также несколько выше делаются и те зубья, которые соответствуют нормальной работе паровоза, т. е. 0,5 для машины компаунд. 0-3 для простой машины и 0.2 для простой машины, работающей перегретым паром.
Для паровозов компаунд рекомендуется зубцы рейки делать шириной только в -/з линейки, а на остающейся гладкой */з части наносятся с линейки разметки наполнения левого цилиндра.
11а тех паровозах, где станина переводного вала прикреплена непосредственно к котлу, при разметке рейки так же. как и при проверке кулиссного механизма и золотни ков, когел должен быть обязательно на парах и иметь нор мальное рабочее давление.
Ремонт кулиссного механизма Предыдущее описание проверки кулиссных механизмов показывает, насколько большое значение имеет для работы кулиссною механизма его состояние. Поэтому, на исправное содержание механизма и его своевременный ремонт необходимо всегда обращай, особо серьезное внимание. Исправление тяг, маятников и поводков наваркой их при капитальном ремонте совер-
Черт. 312
шенно не допускается и изношенные или поврежденные части заменяются новыми. Все валики и все шарниры механизма должны быть всегда плотно пригнаны и не должны иметь никакой игры—ни продольной ни боковой. Разработавшиеся валики должны заменяться новыми, железными, тщательно приточенными, зацементированными и затем притертыми по отверстиям. Вставляемые в отверстия для валиков кольца, также должны быть тщательно закалены и тщательно пригнаны. В случае значительной разработки ку-лиссных камней, таковые заменяются новыми, железными, цементованными. В кулиссе Джоя в настоящее время и новые камни обыкновенно снабжаются поползушками вида, указанного на чертеже 312. По мере сработки этих поползушек между нею и камнем прикладываются прокладки и всегда имеется возможность достигнуть нужной плотности между камнем и кулиссой. Самые кулиссы должны иметь строго правильное очертание и, во избежание разработки, должны быть тщательно закалены. Износ кулиссы больше 10°/о совершенно не должен допускаться. Проверка и исправление раз
работанных кулисе должны производиться только в мастерских на особых станках. Дело в том, что, во избежание быстрой разработки, все кулиссы после изготовления закаливаются, и потому при проверке кулиссы вручную, для возможности исправления ее брусковой пилой, каленую кулиссу необходимо бывает отпустить и после проверки вновь закалить. Но при этом, благодаря сложности формы кулиссы, она при закаливании всегда несколько коробится и, несмотря на произведенное исправление, принимает вновь неправильную форму. Поэтому, проверка кулисе в мастерских производится в закаленном виде на особых станках, вроде фрезерных, где закаленная кулисса при помощи особого водила, равного радиусу ее собственной кривизны, качается взад и вперед около шпинделя станка. Насаженный же на место фрезы вращающийся корборундо-вый валик входит внутрь кулиссы и, соприкасаясь с ее рабочей поверхностью, совершенно правильно снимает слой материала только в нужном для проверки месте кулиссы.
Также особо тщательно необходимо наблюдать и за правильностью пригонки и постановки переводного вала, который должен плотно лежать в своих подшипниках и должен быть строго перпендикулярным к осям цилиндров. Гак как верность положения и прочность установки пере-воапого вала имеет для работы кулиссных механизмов очень
большое значение, то заливка его подшипников бабитом совершенно не должна допускаться.
Точно также надо иметь всегда наблюдение и за состоянием и прочностью установки переводного винта и его станины. Станина переводного винта должна быть совершенно прочно прикреплена к раме паровоза и не должна совершенно иметь никакого перемещения или слабины.
Переводный винт должен плотно лежать в своих подшипниках, без какой-бы то ни было игры, а его гайка также плотно должна охватывать резьбу винта. Наплавлять гайки переводного винта бабитом при капитальном ремонте паровоза совершенно не допускается и разработавшаяся гайка должна заменяться новой.
И?
Часть IV
ГЛАВА XXII.
Экипажная часть паровоза.
Экипажная часть паровоза состоит из паровозной рамы, служащей основанием для парового котла паровоза и частей паровой машины, из комплекта колесных пар с осями, буксами и подшипниками, на которые опирается рама паровоза, и системы рессор, служащих для подвешивания рамы на колеса.
Рама. Рама паровоза состоит из двух вертикально расположенных продольных железных или стальных листов или брусков, соединенных между собой несколькими поперечными листами или брусками, называемыми скрепами.
В паровозах европейского типа рамы образуются из двух поставленных на ребро (т. е. вертикально) длинных желез-
Черт. 313.
ных или стальных листов, толщиной около 25-35 мм (чертеж 313).
Длинные продольные листы рамы связываются между собой при помощи более тонких поперечных листов, образующих поперечные скрепы и скрепляемых с продольными листами помощью угольников, заклепок и болгов. В продольных листах рамы делаются вырезы А (черт. 313), в которых помещаются осевые буксы и, кроме того, для уменьшения веса рамы и более свободного доступа к внутренним частям, устраиваются еще вырезы Б.
В паровозах американскою типа рамы делаются не из листового железа, л из толстых (75-100 мм) железных брус
ков (черт. 314), тщательно прокованных под сильными паровыми молотами. Американские рамы при большой прочности имеют сравнительно меньший вес, и изготовление их обходится дешевле, хотя и является более трудным.
В новейших германских паровозах делаются рамы комбинированного типа: задняя часть рамы листовая, а передняя у цилиндров брусковая.
В зависимости от расположения относительно колес различают рамы наружные, у которых колеса помещаются
’Терт. 31Т.
внутри продольных рамных ЛИСТОВ. И рамы е.нхшреннне, у которых колеса находятся снаружи рамы.
Современные паровозы строятся обыкновенно с внутренними рамами.
Из скрепов рамы главными являются передний скреп, который, кроме скрепления между собой листов рамы, слу-
Черт 315.
жит еще для скрепления цилиндров между собою и для соединения рамы с дымовой коробкой котла паровоза, и задний скреп, служащий, кроме соединения листов рамы, еще и для укрепления частей сцепления паровоза с тендером.
Передний скреп в рамах европейского типа (черт. 315) образуется обыкновенно в виде ящика из 2-х параллельных, расположенных вертикально, листов железа, и 2-х или более горизонтальных листов, которые все скрепляются с листами
Ш
рамы и между собой при помощи угольников нг1 заклепках Такое солидное устройство переднего скрепа обменяется гем, что, кроме соединения с котлом, в местах расположения переднего скрепа—к раме обыкновенно приваливаются цилиндры паровой машины паровоза.
В рамах американского типа клепанный передний скреп большей частью заменяется чугунной или стальной отливкой, которая или образует одно целое с цилиндрами (черт. 208, 217 и 218), или же представляет собой отдельную литую коробку, вставляемую между рамами и скрепленную с рамой и расположенными снаружи рамы цилиндрами при помощи хорошо пригнанных болтов. Такие литые скрепы в последнее время начали ставиться и на новых сильных паровозах с листовыми рамами (черт. 316).
Задний скреп также образуется или системой вертикальных и горизонтальных листов, соединенных с рамой и между собой при помощи угольников и заклепок или болтов (черт. 317), или же представляет собой также чугунную или стальную отливку (черт. 318).
Промежуточные скрепы (черт. 319), или подбрюшники, устраиваются между 2 главными скрепами и служат, с одной стороны, для придания раме паровоза большей жесткости, а с другой стороны, для поддержки цилиндрической части котла или вернее для сохранения правильного расстояния между рамой и котлом и для придания раме большей устойчивости.
Передние концы рамы паровоза скрепляются между собой при помощи буферного бруса. Буферные брусья в настоящее время обыкновенно изготовляются из железных листов и, кроме скрепления рамы, служат также для укрепления упряжного прибора, буферов, стоек для фонарей и проч. На чертеже 320 изображен буферный брус паровоза нормального типа.
Укрепляемые на буферном брусе паровоза буфера служат для уменьшения толчков, происходящих между паровозом и поездом во время хода поезда. Буфер состоит из буферною стакана а (черт. 321), прикрепляемого болтами к буферному брусу; внутри стакана помещается спиральная пружина 6*, а через эту пружину пропускается стержень оканчивающийся с одного конца буферной тарелкой t, а с
Черт. 317.
другого снабженный резьбой с гайкой. Для передачи давления от буферного стержня пружине на стержень, насаживается шайба I, а для того, чтобы стержень мог сжимать пружину лишь на определенную величину, он имеет перед буфер-н ой тарелкой у то л ще -ние е, которое не позволяет ему входить в стакан и сжимать пружину больше, чем следует.
Тарелки у правого и левого буферов паровозов да и вообще у всего под вижного состава ж.д., неодинаковы. Одна тарелка — правая по ходу поезда делается выпуклой, а другая — левая — плос-
Черт. 318.
। Черт ЗГ*.
кой. Делается это для более спокойного и <д ioii.ichoi о прохождения паровозов по кривым. Если-же все гарелки были бы только выпуклые, то на закруглениях буфера вагонов нажимали-бы друг на друга не центром тарелок, а краями их. при чем, сила их давления передавалась-бы не по оси буферов, а по косому направлению и стремилась бы выбросить вагон из колеи пути. Когда же одна тарелка
Черч 32(1.
делается плоской, то выпуклая тарелка как-бы перекатывается по ней, и давление от одного буфера к другому передается в центр тарелки по оси стержня.
Для передачи веса котла, паровой машины и прочих частей паровоза на шейки колесных осей, в вырезы рамных аистов вставляются особые коробки или буксы, в которых укрепляются подшипники. Чтобы удерживать буксы в правильном положении относительно рамы и в то же время дать им возможность перемещаться вверх и вниз при толчках и неров
Чорт. 321.
ностях пути, в месте расположения буксовых вырезов к раме привинчиваются или приклепываются чугунные или стальные щеки или лица, имеющие в поперечном сечении подобие буквы Т (черт. 322). Две щеки или лица а и б о тою и тою же выреза образуют собой буксовую челюсть.
Буксовые лица одной и той же буксы или делаются независимыми друг от друга, как указано на чертеже 323, или
же оба лица, т. е. вся челюсть делается в виде одного целого куска (черт. 322). Последнее устройство, конечно, является более прочным, т. к. усиливает и паровозную раму в местах буксовых вырезов, т. е. в самых слабых ее местах. Плоскости прилегания челюстей к буксам в обоих лицах одной и той-же челюсти не параллельны между собой, а одно из лиц, обыкновенно заднее, по ходу поезда устанавливается отвесно, а другое переднее делается наклонным к первому. Это делается для возможности помещения буксового клина для подтягивания и укрепления буксы в челюсти.
В местах установки буксовых лиц продольные рамные листы имеют выступающие вниз части В (черт. 313 и 323), которые служат для скрепления буксового выреза рамы при помощи подбуксовой /«/<•-норки или полбу кетой связи (черт. 323). Подбуксовые связи несут очень большую и серьезную работу, предохраняя раму в местах вырезов от преждевременных трещин и повреждений, и потому эти связи всегда должны быть самым тщательным образом пригнаны и укреплены.
В правильно собранной паро-быть строго соблюдены следующие
вознои раме должны условия:
1) Главные рамные листы (продольные) должны быть строго вертикальными, а их верхние кромки, служащие тля проверки рамы, должны быть строго горизонтальными.
2) В то-же время продольные рамные листы должны быть строго параллельными между собой.
3) Оба рамных листа должны отстоять на равном рас стоянии от оси паровоза и на вполне определенном расстоянии от осей цилиндров.
4) Соответствующие вырезы для букс каждой оси в обоих листах должны строго соответствовать друг другу, а боковые грани буксовых лиц каждой стороны должны быть строго отвесными и отстоять на равном расстоянии от осей цилиндров. Кроме того, внутренние плоскости лиц, т. е. те, которыми они прилегают к буксовым наличникам, должны лежать в одной вертикальной плоскости, перпендикулярной к осям цилиндров, т. к. иначе ось паровоза будет перекашиваться.
В помещаемых ниже таблицах приведены для примера размеры рам и других частей паровозов б. Владикавказской! жел. дороги, которыми руководствуются при проверке и ремонтах паровозов.
29
Ведущие оси подчеркнуты.
tW
tw to сс t О tO СО 1О tO tO tO СО tO —к— — —i —Cj —* СОХОООССООО^О/> OOOOOCO'Otu 2130 2180 1930 2180 2180 1960,5 0602 to to X X о о to to to — l~i —4 00 X oc ООО 2180 |l । Расстояние между ' осями цилиндра • — - —
ф. Ф 44 4^ 44 -Ei co CO CO i _ . - . . -t^ g £"_ CO CO x oo Ф K, |u t toco so о е» 4» 3< I ₽* -Р» Д* См VI <o 4- 4 -i 4 <> 4: 8 1 Расстояние от рамы ДО JIrt-ЮНДр и
и со ОС -J 00 Co CO О О -» Э to о 00 Ji Co г O'
to ос 44 4 Ji Ji ф- , . f < СО СО OOOOOCCDOO^Jg-^O СО со 00 «о J 00 Co co 00 00 4* •» (X co 00 iO — о Ф. to to 00 СГ'^О to о co rc 366, 351
, III *"•4
—к —X to чО СП О —i М -U иД -Л —к >О чС ч0 — \j_, CM **J 4*-©СОССМ*-<7> f-b »—I —к ,u 00 00 о о 1181 1190 -Il —t 1—1 -1 io to ОС О Ф — co мм к—ч *-ч
-«4 О io ГО X oJ со со со co.Ti io ti СО coco GJ Co j, O'"^- to to cn O' -4 о to оси 32 oo^ «мА кЛ
44 ГО 00 44 44 ф. 1 - to to 00 00 00 •с М до оси цилин- буксовых лиц Рессгияние от
J—к чО 00 о -* —Л м-К ^-1 О -О ч0 ООО Расстояние между срединой всех буксовых лиц
и* ~х ил (о со Со ООО СО ю Толщина рам
Осевые буксы, как уже было указано, служат для передачи тяжести котла и частей рамы и паровой машины на шейки паровозных осей и для правильного расположения осей паровоза относительно рамы при движении паровоза. Осевые буксы изготовляются из железа или стали и имеют различную форму и размеры в зависимости от устройства рамы, величины передаваемой буксой нагрузки, расположения рессор и пр. По большей части устройство букс имеет вид, указанный на черт. 324,и букса делается в форме скобы, охватывающей шейку колеса и спускающейся вниз. В верхней части буксы устраивается коробчатое углубление закрывающееся крышкой и служащее для налива в него смазки—так называемая смазочная коробка. Из этого углубления смазка по трубкам <5, при помощи фитилей, спускается вниз, попадает под подшипник в, и смазывает шейку оси. На верхнюю часть буксы обыкно вснно опирается шпинтом подвесной рессоры, передающей на буксу часть веса котла, рамы, цилиндров и проч.
В нижней части буксы укрепляется при помощи шпилек i подбуксовая или смазочная коробка отливаемая обыкновенно из чугуна. В эту коробку вкладывается набивка и концов или шерстяной щетки. Эта набивка пропитывается смазкой, стекающей по шейке из верхней части буксы, и смазывает щетку снизу, защищая ее в тоже время от пыли.
Верхняя часть подбуксовой коробки соответствует очертанию шейки оси, но совершенно не касается ее и отстоит от нее приблизительно на 5 м'м.
Боковые грани букс, соприкасающиеся с буксовыми лицами, имеют закра ины или борты е (черт. 324), которыми охватывают буксовые лица рамы и на правляются ими. Для предохранения букс и буксовых лиц от изнашивания, боковые стенки букс снабжаются медными наличниками ж, которые плотно пригоняются как к буксам, так и к челюстям рамы. Наличники имеют вид логка, прикрепляю гея к буксе шурупами и, кроме того, снабжаются в верхней, а иногда и в нижней части небольшими буртиками, мешающими наличнику сдви нуться вниз, или подняться вверх. II' наружной поверхности наличника, при легающей к лицу, вырубаются змеевид ные канавки, служащие для лучшего рас пределения смазки.
Как уже было указано, буксовые лица одной и той-ж< челюсти нс параллельны между собой и одно лицо устана вливается отвесно, а другое* пот уклоном к первому, так чг<»
**»;
Черт. 325.
буксовая челюсть книзу несколько расширяется. При лом челюсть делается несколько шире буксы, чтобы между буксой и наклонным лицом рамы можно было поместить клин регулирующий зажатие буксы в челюсти. Дело в том, что во время работы паровоза на буксы передается значительное давление от движущихся под действием пара частей машины. Это давление стремится прижимать каждую буксу попеременно, то к одной, то к другой челюсти, вследствие чего происходит постепенная разработка частей буксы, влекущая за собой расстройство, а может быть даже и поломку всего механизма паровоза. Для предупреждения разработки частей букс между наклонной челюстью и буксой j станавливаегся клин Ж (черт. 325), подтягивая который вверх или вниз можно сильнее или слабее зажать буксу между лицами челюсти. При этом букса не должна быте свободна челюсти, но не должна быть и заж'ата, в челюсти глииисо.и тую. так наь иначе она перестает свободно п ере дета т иен в челюсти при wipe рессор. Чрезмерное подтягиванье буксовых клиньев ощущается по испытываемым паровозом резким толчкам от неровности пути, а слишком слабое подтягивание клиньев узнается по стуку букс в челюстях, особенно заметному
при трогании с места. Чтобы установить клин, как следует, надо затянуть его натуго, а затем отпустить назад на Р/а—2 нитки, тогда под влиянием игры рессор букса будет иметь достаточную возможность перемещаться.
Для возможности закрепления клина в нужном положении он снабжается хвостовиком, который проходит через буксовую распорку и закрепляется гайками одной сверху распорки, чтобы клин не имел возможности опуститься, и другой гайкой с контр-гайкой снизу, чтобы клип не мог произвольно подниматься вверх. Надо заметить, что некоторые строители паровозов держатся того мнения, что устройство буксовых клиньев вообще нецелесообразно, т. к. при плохом досмотре за паровозом клинья часто устанавливаю гея неверно, что ведет к расстройству и разработке букс, а за ними и всей машины, и рекомендуют устраивать буксы без клиньев, ограничиваясь тщательной пригонкой букс в вертикальные челюсти. В огромном большинстве паровозов, однако, клинья все же устраиваются, и само собой разумеется, что паровозный машинист, отдающий себе отчет в важности этой части механизма для общей исправности паровоза, должен самым внимательным образом наблюдать за правильной установкой и работой буксовых клиньев.
Вследствие того, что на кривых ж.-д. пути наружный
рельс делается выше внутреннего, паровоз при проходе по кривым несколько наклоняется. При этом, однако, наклон всего паровоза не соответствует тому наклону, который получают паровозные скаты, а бывает меньше его.
Об'ясняется это тем, во-первых, что вода в котле паро воза под действием центробежной силы перемещается к внешней (по отношению к кривой) половине котла и нагружает рессоры этой стороны более, чем рессоры другой стороны. Во-вторых, тем, что на движущемся паровозе развивается инерция поступательного движения, отчего он не поддается сразу тому воздействию, которое передается от наклоняющих ся скатов рессорам и от них раме паровоза. Поэтому наклон
рамы несколько отстает от наклона скатов.
Обе приведенные причины сказываются тем резче, чем меньше закругление пути, больше развиваемая скорость и
значительнее вес паровоза.
Так как для спокойствия хода паровоза буксовые наличники должны быть пригнаны без зазора, то при разнице в наклоне рамы с наклоном скатов происходит перекос буксы на шейке и букса начинает работать одной стороной, отчего
происходит неравномерное изнашивание подшипников осевых шеек и буксовых наличников и грение подшипников.
Для устранения таких явле-
ний в современных бысгроход пых паровозах устраиваются буксы системы Цари несколько иного вида, чем обыкновенны'
Особенностью букс Цара является устройство их налич ников (черт. 326). Стальные наличники а—этих букс не при крепляются наглухо к буксам, а сделанные на боковой поверхно
Черт.
вкладываются в гнезда 6',
сти буксы. Средняя часть каждого наличника, имеющая форму диска, плотно приточена к цилиндрическому гнезд}, имеющемуся в буксе, а концы наличника делаются несколько уже, чем концы паза в буксе. Благодаря этому, при проход' по кривой букса вместе с подшипником может несколько наклоняться по отношению к буксовому лицу, при чем
подшипник не перекашивается, но остается прижатым к шейке оси всей своей поверхностью.
Буксы опираются на шейки колесных осей при помощи подшипников (черт. 327), которые плотно пригоняются внутр! буксы.
Буксовый подшипник снаружи имеет вид призмы, а вп} три растачивается по шейке оси. Плоская наружная форма подшипника делается для того, чтобы он не вращался в бук
се при вращении оси. Для гого-жс, чтобы подшипник не имел передвижения вдоль своей оси, подшипники снабжаю гея бортами или закраинами а, которыми подшипник держится в буксе и которые в то же время предупреждают трение буксы о ступицу колеса с одной стороны и заплечик осевой шейки с другой стороны. Внутренняя поверхность подшипника должна быть плотно пригнана и пришабрена по шейке оси и только па нижних краях его делаются небольшие фаски, чтобы острые края подшипника не снимали смазки с оси. Бор гы подшипника не пригоняются совершенно плотно к ступице колеса и заплечику, имеющемуся на оси колеса, а между бортами подшипника и этими частями оставляется обыкновенно зазор или iia.rfrt, устраиваемый для того, чтобы паровоз мог легче проходи гь по кривым. Чем круче кривые
пути, по которым следует поезд, тем больше должен быть разбег. Обыкновенно разбег буксовых подшипников нормальных паровозов делается небольшой, но в некоторых типах паровозов он делается значительным, достигая 20, 20 и даже 15 мм.
Иногда подшипники желаются и без бортов, как. например, в американских паровозах завода Балдвина.
Сквозь тело подшипника пропускается две. а иногда и больше, смазочные трубки по которым подводи гея смазка из верхней смазочной коробки. Для того, чтобы смазка равномерно распределялась по шейке, в верхней части лае гея канавка 6 (черт. 327), а от нее по шипника прорубаются неглубокие канавки
Подшипники обыкновенно отливаются уменьшения трения между подшипником и
поверхности подшипника делаются углубления, которые ливаются бабитом.
Составов подшипниковой бронзы очень много и ниже приводятся несколько их рецептов.
подшипника деокружности лод-в виде усов.
из бронзы и, для осью, на рабочей
ла-
Составы бронзы:
I 11 Ill IV V VI VII VIII IX
Красной
меди . 82 80 79,7 88 80 84 78 83 84.5
Олова . 18 12.5 10 10 9 14 15.6 17 10.5
1 [инка — 7.5 2 8 9 — — 1.5
Свинца . 9,5 — 8 6.4 - 2.5
Очистит. Фосфора — — *- 1 1 — — 1
— 0.8 — — — 1 —
Еще более разнообразны составы бабитов, употребляемых для заливки подшипников. Из рецептов паровозных бабитов с большим олова приведем следующие:
1 1 III IV
Олова 89,3 1 85 75 80
Сурьмы . 2,7 10 15 12
Меци . . . 8 5 1 10 8
В графе IV указан состав паровозного бабита, применявшегося в довоенное время Ростовскими мастерскими б. Вл к. жел. дор.
Так как в вышеприведенные составы бабитов входит в большом °'о олово, которого в настоящее время па рынке мало и оно очень дорого, то ныне применяются гак называемые свинцовые бабиты. где большая часть олова заменена свинцом. Составы наиболее употребительных свинцовых бабитов таковы:
1 II III IV
Свинца Олова . . . Сурьмы . . Меди . . . 72°п 8° «> 15% 5% 1 S - ₽ i оэ сн сг> сл Для тяжелых паровозов 05 СП ГС о Для пассажирских вагонов 1 3 — 00 ОС Для товарных вагонов
Конечно, свинцовые бабиты работают хуже оловянных, и подшипники, залитые ими, требуют более частой перелив ки и ремонта. Существуют мнения, подтверждающиеся <и части и данными практики и микроскопического анализа что, если употреблять свинцовые бабиты, лучше совсем не добавлять к ним олова. Вопрос этот, однако, vine in* вполне изучен.
Каков бы ни был состав бабита, во всяком случае как изготовление его, так и заливка подшипников представляют собой не такое простое дело, как это кажется с первого взгляда, и в большинстве наших депо производится не вполне правильно. Дело в том, что как при изготовлении бабита, так и при нагревании бабита для заливки подшипников, надо быть очень осторожным и умело руководить огнем, чтобы не потерять в виде изгари и шлаков входящие в бабит ценные составные металлы, вследствие их окисления.
При составлении сплава необходимо расплавить вначале медь в ти1 ле с применением дутья и затем вводить в порядке их тугоплавкости сурьму, свинец и олово. Присоединение олова ведется в конце процесса уже после того, как тигель, в котором ведется плавка, будет снят с очага или значительно уменьшен огонь. Необходимым условием получения однородного доброкачественного сплава, является непрерывно равномерное перемешивание расплавляемой массы во все время процесса плавки, что может быть юстиг-нуто в полной мере лишь применением приспособленной механической мешалки, состоящей из пропущенного через крышку тигля стержня с укрепленными на нем внизу лопастями и снабженного вверху конической передачей для получения вращения от соответствующей ручки. Вводить в сплав твердый металл следует небольшими кусками, чтобы не вызывать в периоде плавки резких понижений температуры.
Точно также и при заливке подшипников, количество расплавленного одновременно бабита должно быть лишь таково, которое будет употреблено на одновременную заливкх приготовленной порции из нескольких подшипников. При чел! бабит нельзя держать долго на огне в расплавленном состоянии. Вабит расплавляется в чугунных или железных соответствующею размера ковшах или котелках, в которые после загрузки бабитом следует непременно всыпать угольной мелочи (порошок из древесного угля) в таком количе-стве, чтобы она после расплавления бабита образовала сверху слой, толщиной, примерно, в 25 мм или несколько больше. Такая покрышка жидкого бабита устраняет его окисление, т.-е. образование изгари шлака. Во избежание этого же явления, не следует и перегревать бабит, г.-е. нагревать 1Ч'о выше температуры плавления. Расплавленный ба бит, покрытый слоем угольного порошка, довольно долю остается в жидком состоянии, даже будучи снят с горна Расплавление бабита следует производить на разгоревшемся коксе, угле, антраците или древесном угле без применения дутья, гак как в последнем случае слишком высокая кон-и< hi риров.шнля температура горючего, вызывая местные пс-
регрены расплавляемого бабита, портит его качество. Пере I залипанием подшипников, расплавленный бабит следует хорошенько размешать, чтобы входящие в его состав металлы, разнящиеся по удельному весу, равномерно распределялнст по всей массе и состав ляли однородный сплав.
При заливке трущихся поверхностей подшипника по шаблону, борты последнего должны прилегать вплотную к бортам подшипников, чтобы нс было утечки баонта в щели. Самую заливку обязательно производить в один прием, а не частично, как практикуют некоторые в ожидании, пока ст) стигся налитый небольшой слой. При гаком неправильном способе заливки подшипников трудно получить сплошную однородную массу бабита на поверхности подшипника и неизбежны отдельные слои его, которых будет столько, в< сколько приемов был залит подшипник; кроме row, возможно получение раковин в массе залитого слоями бабита, чего ш бывает при одновременной зачинке. Само собою разумеется, что ранее, чем залить по шаблону бабитом подшипник, но следний должен быть нагрет до температуры плавления бабита, или олова, которым он предварительно пролуживастся. Бабит, обладая значительной теплоемкостью, образует тесте, образную массу, дающую возможность при помощи нагрето! о паяльника хорошо размешать и разгладить его на заливаемой поверхности, что особенно важно при наплавлении борин подшипников. Процесс заливки подшипников бабитом сл' дует проивводить возможно быстро, чтобы не тержать лиш нее время на огне бабита в расплавленном виде, поэтомv подготовка предназначенных к заливке подшипников должна производиться с таким расчетом, чтобы ко времени расплавления бабита подшипники были совершенно подготовлены г. е. старый бабит выплавлен, места требуемой заливки очищены, подшипники нагреты и шаблоны надлежаще закреплены.
Залитые баоигом подшипники должны остыв.пь пор мально, т. е. отнюдь не должны быть охлаждаемы водой, спетом или выставляться па холод. Плитки бабита, предназначенного для плавления, следует предварительно разбить на куски величиной примерно в яйцо, чго ускоряет плавление его и, при некотором навыке медников, дает возможность почти безошибочно класть в котелок столько кусков, сколько нужно для данной заливки. При заливке по шаблону, тако вую лучше производить непосредственно из котелка, з н< ложкой, во избежание охлаждения и преждевременного cij щения бабита.
Предназначенный дан расплавления бабита ковш или коте лок должен иметь постоянную или приставную длинную ручк*
Необходимость держать котелок одной ручкой в о» время, как другая занята прочими операциями, засr.m.nn i
иметь ковш такого размера, чтобы в нем распланлдлось лишь столько бабита, сколько может свободно удержать один человек одной рукой. Поэтому при массовой заливке следует иметь тви котелка, чтобы ио время заливки подшип-’ ников из одною котелка в трутом за это время уже расплавлялась следующая порция бабита.
В некоторых паровозах новых типов, например, в пассажирских паровозах, построенных Коломенским заводом, кроме верхнего буксового подшипника, у страиваются еще 2 боковых дополнительных подшипника ..р— и (черт. 328), назначаемых для принятия части горизон гально! о давления, производимого ’к' поршнями паровой машины (система професс. &* Обергетмана). Благодаря этим дополните.ть- 1д|у.,'2^^ пым подшипникам верхние подшипники раз-। ружаются и не так скоро изпашивяются.
Паровозные колеса и оси. Размеры и вит „>н
колес и осей паровоза делаются не одинаковыми, а зависят от типа и конструкции паровоза.
Все паровозные, а также тендерные и вагонные колеса наглухо насаживаются на оси. Составляя с осями одно целое.
такие колеса легче сопротивляются всем передаваемым им усилиям и случайным ударам и, в го же время, каждое из 2-х колес движется одинаково и равномерно с другим ко лесом той же оси.
Каждое колесо состоит из ступицы I (черт. 329, 330 и 331), т. е. той части, которой колесо иадевеется на ось, из нескольких спиц />’, обода И и бандажа ЗК. Ступица, спицы и обод колеса составляет одно целое, называемое
центром.
В паровозах старых типов колесные центры изготовлялись путем сварки и проковки из сварочного железа. Иногда даже ступицы делались из чугуна и в них вваривались железные спицы с таким же оболом.
В небольших паровозах из чугуна ил отселялись и целые колеса. Но в современных мощных паровозах на окружности колеса развиваются такие значительные Силы, что же лезные или чугунные центры старого типа являются уже для них непригодными, и потому колесные центры современных паровозов изготовляются исключительно из стали, путем отливки и перед употреблением в дело подвергаются серьезным испытаниям.
В центрах тех паровозных колес, которые нре (.назначаются для принятия движущейся силы от поршня пнровой машины, кроме ступицы, спиц и обода (черт. 329) устраиваются еще кривошипы с цапфами или пальцами ? и противовесы Кривошипы и противовесы колес современного паровоза отливают wi очно целое с центром, при чем, кривошип
<1
•|| |П. Xi<>.
образуется уширением ступицы колеса в сторону спиц, й противовес К образуется в виде серпообразного прилива к ободу на стороне обола, лежашсп против кривошипа.
Ч-Ч1.
Длина ступикп определяется подсчетом и делается, приблизительно, равной диаметру подступичной части оси. а на-ружный диаметр ступицы, приблизительно, «лается рнвпым удвоенному диаметру подступичной части оси.
Спицы в колесах прежних паровозов 'л-лились четырехугольного сечения. В колесах же современных паровозов делаются эллиптического селения, при этом, возле ступицы делаются несколько толще, а к ободу постепенно дел потея тоньше. Число спиц колесного центра зависит от диаметра колеса. Вообще считают достаточным устраивать по 1 спит на каждые 100 м.м. диаметра колеса.
Ободы колесных центров на старых паровозах делались четырехугольного сечения, в современных же литых колесных центрах обода в сторону спиц делаются не четырехмольными, а имеют закругленные очертания (черт. 333—335). Вообще, надо заметить, что при изготовлении литых колесных центров, стара отся, чтобы все части их имели возможно более плавные и ьн.ругленнне очертания, так как в частях
< четырехугольным сечением нпи имеющих резкие очертания после отливки, легко появляются трещины.
Ободы колесных центров цилиндрически обтачиваются по наружному диаметру тля насадки бандажей.
Кривошипы у паровозов с внутренними рамами образуются уширением части ступицы в сторону спиц и служат для укрепления пальцев или цапф, которые, через посредство подшипника поршневого дышла, принимают на себя давление от поршня паровой машины, приводящей колесо в движение.
Цапфы или пальцы кривошипов изготовляются из стали или хорошего железа и имеют различные размеры в зависимости от силы машины паровоза. Пальцы кривошипов вставляются в отверстие кривошипов при помощи гидравлического пресса с давлением до 80 тонн.
В паровозах с наружными рамами кривошипы представляют отдельные части, которые выковываются из цельною куска и надеваются на выступающие из колес концы осей.
При посадке колес на оси кривошипы обоих колес одной и той-же оси располагаются обыкновенно под пря мым углом друг к другу и притом так, что кривошип пра вой стороны при движении паровоза вперед опережает кри вошип левой стороны, таким образом, например, когда кривошип правой стороны будет находиться в переднем край нем положении, то левый кривошип находится в верхнем вертикальном положении.
Противовесы в колесных центрах устраиваются для уравновешивания веса кривошипов и надетых на их пальцы дышел и для достижения необходимой равномерности и плав пости вращения колес. Если-бы на колесных центрах не было устроено противовесов, то при под'еме кверху кривошипов и дышел все колесо по инерции также стремилось бы при подняться вверх.
Форма противовесов выбирается такая, чтобы при мет шем весе противовеса достигалось возможно лучшее уравновешивание.
В паровозах прежней постройки противовесы имели фор му кольцевого сектора, т. е. концы спиц, противоположных кривошипу, соединялись в одно, и эго пространство за пол нялось металлом (черт. 330), в современных-же паровозах противовесам стараются придавать форму сегмента или дт лают их серпообразной формы (черт. 329 и 331). Иногда, для уменьшения размеров противовесов, их делают пустотелыми, но, чтобы придать им больший вес, пустоту затем залив .по» свинцом, как более тяжелым металлов. Такая конструкция противовесов, однако, является не вполне удовлетвори и п ной, т. к. свинцовая заливка слабеет в своем i везде, нами наст расстраиваться и стучать на ходу, что, несомненно,
вредно отзывается на состоянии частей механизма паровоза.
Диаметр колесных центров зависит от того, для какой цели предполагается паровоз. Дело в том, что число движений поршня и число оборотов колеса в минуту, по условиям механики, не могут превышать определенной величины—225 оборотов в минуту для товарных и 260 оборотов для пассажирских паровозов. В гом случае, если требуется паровоз быстроходный и на то, чтобы он при наибольшем допускаемом числе оборотов колеса проходил возможно больший путь, колесные центры делаются большего диаметра, хотя при этом и приходится проигрывать в силе тяги паровоза. Если же колеса предназначаются для товарных паровозов, не требующих развития большой скорости, то колесные центры делаются меньшего диаметра.
Колеса товарных паровозов делаются диаметром от 1200 до 1300 мм, а пассажирских—от 1600 до 2000. Паровозы, предназначенные для ускоренных товарных или товаро-пассажирских поездов, снабжаются колесами от 1300 до 1600 мм.
По своему назначению колеса разделяются на:
1) ведущие, на которые непосредственно действует шатун паровой машины и которые, при помощи сцепных дышел, приводят в движение соседние колеса, 2) сцепные или спаренные, которые, при помощи сцепных дышел, соединяются с ведущим колесом и участвуют в приведении паровоза в движение, и 3) бегунковые или поддерживающие, которые лишь поддерживают часть веса паровоза, но не участвуют в приведении его в движение.
Согласно своему назначению, ведущие и сцепные колеса снабжаются кривошипами и противовесами, колеса-же бегунковые таковых не имеют.
Ведущие и сцепные колеса каждого паровоза, как связанные между собой дышлами, должны вращаться с одинаковой скоростью и поэтому делаются строго одинакового диаметра. Поддерживающие-же колеса могут иметь другой диаметр, но оба колеса одной оси должны быть одинаково-ю размера.
На ободы колесных центров надеваются шины или бан-ш.мсн. изготовляемые при помощи прокатки из целых болванок специальной стали. Внутренняя поверхность бандажа протачивается в соответствии с диаметром обода колесного щчггра, < таким расчетом, чтобы внутренний диаметр бан-лажа был не более как на 2/юо меньше, чем диаметр обода. Затем бандаж нагревается и в горячем виде надевается на «Н'од колесного центра. Насадка бандажей требует большо-|о опыта и уменья, гак как излишне тугая натяжка бандажа вызывает лопание бандажа, в особенности зимой, при зна-
чизельном охлаждении его наружным воздухом; при слабой же натяжке бандажа, последний быстро ослабевает и начинает вращаться на ободе.
Несмотря на насадку бандажа на обод в горячем состоянии, все-же, бандажи, особенно на паровозах, испытывающих частое и продолжительное торможение, ослабевают, почему паровозные конструкторы прибегают еще к дополнительному укреплению бандажей на ободе колеса, которое делается несколькими способами,
главные из которых следующие:
Способ 1. Иолпцхюе укрепление баща-жен (черт. 332) состоит в том, что через обод колесного центра в бандаж пропускается несколько штук болтов. Иногда эти болты нарезаются и в бандаже, и в ободе, но лучше делать нарезку только в ободе. Такое укрепление, однако, является ненадежным, так как при ослаблении бандажа болты легко срезаются и укрепление теряет свое значение. В настоящее время этот способ на но-
вых паровозах не употребляется.
II. Способ Наплел* (черт. 333). Бандаж укрепляется помощью двух колец 1, прилегающих сбоку к ободу колесного центра и своими закраинами впущенных в соответствующие выточки в бандаже и ободе, оба кольца каждого колеса стягиваются друг с другом и с обо-том помощью сквозных заклепок.
III. Гер.панении способ (черт. 334). Так же, как и способ Млизеля, производит
непрерывное по всей окружности со-
единение обода колесного центра с бандажом для чего в соответствии с положением внутренней кромки обода колесного центра, на банда
же делается выточка или канавка, в которую загоняется нажимное кольцо. Кольцо загоняется в паз в то время, когда бандаж еще не успел остыть после насадки, и затем как край бандажа, так и кольцо осаживается, и бандаж, по ос гы на пни его, держится с
большой прочностью. Timim способом укреплены, например, бандажи паровозов сер. Э.
[V. Способ Ко.юшспс\ч<н<> мца (черт. 335) представлю! подобие германского способа, по нажимное котьцо остается ровным, концы не сходятся между собой, а между йичи забивается пряжка I, которая укрепляется на месте 2 шурупа
ми, сп юженными накладкой />. против отворачивания шу рупов, а накладка укрепляется иощсй для обоих шурупов шпилькой.
Как при способе так и при германском и Ко-
ломенском, производится также и постановка болтов, во избежание вращения бандажа по колесу, в случае его осла бдения.
На паровозах некоторых австрийских дорог укрепл»иие бандажа производится вместо постановки кольца заливкой канавки особым сплавом. Кроме того, есть еще и другие способы укрепления бандажей колес.
Поверхность бандажа, катящаяся по рельсам, обтачивается не цилиндрически, а на конус с уклоном от 1 20 до 1/16 в наружную сторону и, кроме того, край бандажа еще несколько округляется по установленному шаблону. Свнугрен ней, обращенной к оси, стороны бандажи снабжаются гребнем или ребордой, которая препятствует сходу колес с рельс и в тоже время направляет колеса при проходе по стрелкам и закруглениям.
Иногда часть колес па п ровозе делается без гре бней для облегчения прохождения паровоза по кривым
Коническая обточка бандажей также делается с гой целью, ытобы паровоз легче проходил ио кривым (ело в том что во время хода паровоза но кривой, колесо, идущее во наружному рельсу кривой, должно совершать несколько больший путь, чем колесо, идущее по внутреннему рельсу. Если-бы колеса паровоза вращались на оси подобно котесам обычных экипажей, то колесо, идущее по наружному рельсу, должно онто им делят Ын» 1ыие оборотов, чем другое внутреннее колесо. Но
!(> и niHiiiU ।
колеса насажены на осях неподвижно и для того, чтобы колесо, идущее по наружному рельсу кривой, не отставало от другого и не скользило по рельсам, ею надо заставить катиться по кругу большого диаметра. Такое соотношение диаметров и достигается конической обточкой Дело в том, что при прохождении паровоза при кривой, вследствие развивающейся центробежной силы, паровоз стремится выскочить из кривой и, вследствие этою, прижимается гребнями бандажей к наружному рельсу. Так как бандаж обточен на конус, то при этом колесо, идущее по наружному рельсу, начинает катиться по кругу большого диаметра и, значит, пробегает больший путь, чем другое колесо, которое в это время катится по рельсу краем бандажа, имеющим меньший диаметр и, значит, совершает меньший путь. Таким образом, влияние кривой как бы уничтожается.
Ширина бандажей колеблется от 125 до 150 мм, а толщина новых бандажей, считая по кругу катания, т. е. приблизительно по средине бандажа допускается до 75 мм. Наи-меньшая-же толщина бандажей, за вычетом прокатов или выбоин, допускается для зимнего времени при непрерывном укреплении бандажа до 30 мм. и при болтовом до 35 мм., для летнего времени толщина бандажей допускается на 5 мм. меньше
Число колес паровоза служит, до некоторой степени, ха рактерисгикой его мощности, и поэтому для обозначения типа паровозов, обыкновенно, указывается число и расположена его колес. При этом, по принятому в России способу, тип па ровоза определяется числом бегунковых и спаренных колес паровоза, считая от его передка. Так паровоз с 4 спаренными колесами без бегунков обозначается так: 0—4- 0; это значит, что у этого паровоза нет (0) ни переднего, пи заднего бегунков, но есть 4 спаренных оси Паровоз с 2-х осной передней тележкой и 3 спаренными колесами обозначается так: 2—-3 — 0 т. е. он имеет 2 передних бегунка, 3 спаренных оси и 0 зад них бегунков. Паровоз Пасифик обозначается, как 2—3—1, что значит, что он имеет 2 передних бегунка, 3 спаренных оси и 1 задний бегунок.
Полный комплект колес паровоза какой-либо серии называется обыкновенно станом колее или скатом, а каждая пара колес с осью называется полускатом. Впрочем эти наг вания не являются строго установленными, пожалуй, теперь гаже чаще комплект колес называется станом, а пара кол< с с осью -скатом.
Паровозные оси изготовляются из мягкой лигой стали и должны быть хорошо прокованы или пропрессовапы и затем отожжены. Форма их зависит от расположения рамы относи гельно колес и от числа и расположения цилиндров.
При внутренних рамах оси делаются вида, указанною ил чертеже 336, при наружных—черт. 337. При устройстве ни
♦кг,
ЛИН
дров
между
чать
коленчатой
жена
на черт. 338.
листами рамы—ведущую ось . Коленчатая ось паровоза П
приходи гея де-асифик изобра-
Черт. 337.
Чорт 338
Число осей паровоза зависит от веса паровоза и допу-к ас мой на каждую ось нагрузки, которая, по условиям по-
ло
стройки рельсового пути на русских дорогах, не превышает 17,5 тонн-на ось :).
Диаметр осей зависит от нагрузки на каждую ось и диаметра колес.
Надо заметить, что оси ведущего и сцепных скатов испытывают на себе не только давление на нх шейки, передаваемое от веса паровоза, но также подвергаются и значительному ст ручивающему усилию, происходящему как от передачи на кривошипы давления пара от поршня, так и от скольжения одного колесного ската относительно другого. При этом усилия, испытываемые осью от трения колеса о рельсы и от всех толчков, воспринимаемых колесами, т. е. усилия скручивающие ось, являются тем большими, чем больше диаметр насаженных на ось колес.
Оси по своей длине делаются нс везде одинаковой толщины, и в местах насадки колес или постановки эксцентриковых шайб, при отковке осевых болванок, на них тел а ются соответствующие утолщения.
При изготовлении осей необходимо строго соблюдать правило, чтобы переходы от одного тиа метра к другому были плавные, закругленные и не имели резких уступов.
Осевые шейки вращаются в подшипниках и обыкновенно огр шичиваюгся по концам зап лечиками или буртиками, которые также лучин образовать при ковке, а не заменять надетыми в горячем состоянии.
Колесные центры насаживаются па оси паровоза при пс мощи гидравлического пресса по д давлением до 180 тонн и даже более и, кроме того, обыкновенно, укрепляются шпонкой. Подступичная часть оси нс должна делаться конической, а должна быть строго цилиндрической.
[Три насадке колес на оси, оба колеса насаживаются in строго определенном расстоянии друг от хруга. Так как ширина нормальной русской колеи, т. е. расстояние между срединами бандажей равна 1577 мм, то в соответствии с этим, и в зависимости от ширины бандажей нормальное расстояние между вну 1 рении ми плоскостями бандажей определяется равным 1440 мм., с допущением отступления от этого размера не свыше 3 мм, в ту или другую сторону.
ГЛАВА XXIV
Радиальные оси и тележки.
Расстояние между центрами крайних осей паровоза называется его баюн.
*) Припомним, что тонна—это меря веса, равняя 1000 килограмм.1», и переводе на прежние русские меры—около Ы пуда.
ills
Чем короче база паровоза, тем легче он проходит по закруглениям нуги. Чем дли нее база, тем больше требуется затратить усилия па преодоление трения гребней бандажей о рельсы и тем больше изнашиваются как бандажи, так и рельсы на кривых.
При кривых известного радиуса могут быть допущены паровозы лишь с базой вполне определенной длины, а если почему-либо требуется построить паровоз с базой большей длины, то для облегчения прохода его по кривым приходится прибегать к дополнительным приспособлениям.
Самое простое из приспособлений такого рода состоит в том, чго крайним осям паровоза дают больший разбег сравнительно с остальными осями, для чего подшипники крайних осей гелают несколько короче, чем шейка оси. При этом, при проходе паровоза по кривой, крайние оси получают возможность перемещаться поперек паровоза, в соответствии с рельсами, и трение их гребней! о рельсы уменьшается. С указанной целью и делают разбег осевым подшипникам до 20—30 и даже до 40 мм.
Стой же целью иног ia бандажи ведущих осей делают без гребня.
Иногда устраивают эти приспособления таким образом, что осн могут перемещаться относительно рамы вместе с буксами. Для этого давление рессорного шпин-тона I перелается буксе 1>, при помощи бабки /> (чертеж 339). При входе на кривую, вследствие дав гения на гребень колеса, ось вместе с буксой перемещается и занимает положение, указанное на чертеже пунктиром.
Черт 339.
при выхо ге-же на прямую, вес паровоза заставляет бабку, а с пей и ось, занять нормальное положение.
Взамен вставной бабки иногда сверху оси ставятся накладки 1 (черт. 340) с 2 на-
Черт. ЗМ>.
Черт Bill.i
клонными плоскостями, на которые опирается шпинтон Л, нижний конец которого также имеет соответствующее очер тание. При входе на кривую, ось В перемещается в одн} сторону и шпинтон поднимается по наклонной плоскости* при входе же на прямую, вес паровоза заставляет шпинтон занять его нормальное положение и ось возвращается на свое место.
На чертеже 341 указано более сложное приспособление для возможности перемещения на кривых поддерживающих или бегунковых осей. Ось вместе с подшипниками помещает-
с я в стальную литую коробку а, соединяющую в себе обе буксы. Части коробки, соот-ветствущие тем частям букс, где обыкновенно, ставятся наличники, делаются косыми по отношению к раме и помещаются в соответствующего вида косых бук совых лицах о. При входе на кривую коробка вместе с осью перемещается поперек
•l.-pr. З'И-а
паровоза .между косы-
ми буксовыми 1ииами, и ось располагается по радиусу кривой Поэтому, устроенные таким образом оси называются
patiHUhHbiAiu.
В раме паровоза над коробкой а устроены 2 рессоры «, между которыми входит стержень ', соединенный с коробкой радиальной оси (черт. 341 и 341-а). При проходе паровоза по кривой эти рессоры стремятся вернуть коробку а в ее нормальное положение и при выходе на прямую, действуя на стержень заставляют радиальную ось занять свое нормальное положение.
Рессорные шпинтоны при таком устройстве снабжаются внизу плоской головкой и при перемещении оси передвигаются относительно коробки а, в соответствующих пазах <, устроенных наверху коробки.
Тележки. Вместо устройства радиальных осей, для возможности бокового перемещения бегунковых осей, эти оси помещаются в особых вспомогательных рамах, образующих вращающиеся тележки. Тележки де. таются или просто поворотными около шкворня, неподвижно укрепленного в раме, или имеют возможность получать и боковое перемещение и располагаться соответствующим образом относительно рельс. При входе на кривую удар гребней передних колес о рельсы, благодаря тележке, значительно ослабляется, и паровоз свободнее входит па закругление.
Тележки устраиваются одноосные и двухосные. Двухосные тележки vcTpanBaioTCH при более длинных и тяжелых котлах, а одноосные при более легкой конструкции
На чертеже 342 представлено устройство одноосной тележки (шем-жки Ihnice.iH) паровозов сер. Ц, построенных на Ганноверском заводе в Германии.
В передней части рамы, снизу на 4 наружных подвесках ч ио нюнн-на, гак называемая, люлька, состоящая из пяты <>
опирающейся на шарообразную головку а, укрепленную на раме тележки i К раме тележки / приделано водило к соединенное шкворнем <* с горизонтальным поперечным скрепом рамы. При входе паровоза на кривую, вследствие давления рельса на гребень внешнею колеса тележки, тележка I, вращаясь около шкворня перемещается относи-
Черт З'г2.
Черт. а.
телыю главной рамы в сторону вну греннегорельса и располагается соот встствующим образом относительно пути. Головка «, перемещаясь вместе с рамой тележки, отводи! лягу б также в сторону внутреннего рельса. При этом подвески и нескор ько перекашиваются. Две из подвесок и приближаются к вертикальной линии, а две друид становятся более наклонными; пята яд, вращаясь по головке ь‘, несколько приподнимается с одной своей стороны. Так 'как
вес паровоза, приходящийся на бегунок теле кки, продолжав давить на пяту 6, то под его явлением пята стремится вновь опус1иться вниз и вернуться в своепр< г нее положе ние, чему препятствует ияжагш рельса на гребень колп i
Как только паровоз выйнт па прямую, пят i сейчас же
опускается и возвращает головку в, а с ней и всю тетежку, вместе с осью, на свое место.
Недостатком такой КОНСТРУКЦИИ ИЧ1Ы о и головки в является то. что смазка, которая падает на пяту <>, легко стекает по головке вниз и пята работает оолвшей частью всухую. отчего сильно срабатываются как пята, гак и головка.
Поэтому, в некоторых типах паровозов пяту и головку располагают обратно у казанному, т. е. пяту б укрепляют при помощи подвесок а к тележке, а головку п прикрепляют к основной раме. В этом случае смазка держится в пяте, как в резервуаре, и вес соединение остается всегда смашнным. Такая конструкция, меж ту прочим, применена в паровозах типа 1 -4—I), сер. Щ, постройки Брянского завода.
Вместо устройства люльки на подвесках, иногда устраивают ее на особых опорных кулаках как показано на чу ртежс 3-13. 1ю !ька I опирается на 4 кулака />’, нижние поверхности которых очерж ны по кривой и описаются на особые опоры Н При проходе по кривой, головка передается в одну сторону, а ку лаки /> своими нижними концами как-бы перекатываются по опорам II, слегка приподнимая при этом головку
Черт 3'«3.
При выходе на прямую под давлением веса передней части котла, кулаки Я перекатываются обратно, и головка стремится запять свое нормальное положение. Таким образом, например, устроена люлька задней тележки паровозов Пасифик Владик, ж. д.
На чертеже 344 и юир т-жена конструкция 2-х осной тележки паровоза типа 2 —3—0 сер. А, того же Ганноверскою завода. Два бегунка тележки соединены одной общей рамой, в средине которой помещена люлька. представляющая собой шкворневое соединение при помощи головки /•*, пяты I и подвесок 1 Конструк ция этой люльки, а равно и работа ее остается та же самая, что и одноосной тележки, изображенной на черт. 342.
Дополнительного соединения с рамой паровоза при помощи какого-либо водил т здесь не требуется, гак как тележка, имея 2 оси само-собой направляется должным образом и усга навливается относительно пути.
Для оольшей устойчивости и выравнивания передней части паровоза, при боковой качке его, по бокам тележки устроены верти кальныс буферные шпинте вы Л, которые при помощи спиральных пружин / стремятся выравнять Ш PCAlilOiO часть паровоза. Нижним СВОИМ КОННОМ ЭТИ 1ЛП11П гоны опираются на бшими
ки которые, при перемеще-
нии тележки, могут перемещаться по опорам Ж.
В некоторые типах паровозов, для возвращения тележки в ее нормальное положение, взамен устройства люльки, пользуются системой горизонтально расположенных рессор.
На черт. 345 указана схема устройства такой тележки. На шкворень А, укрепленный к главной раме паровоза, наса
живается муфта />’, которая входит в зазор между 2-мя поперечными скрепами И рамы тележки и может перемещаться поперек тележки по особым направляющим /’ и в го-же время может поворачиваться на шкворне J К муфте /»' прилегают с 2-х сторон а,ве. сильные горизонтальные рессоры /, которые возвращаю г тележку в ее нормальное положение, относительно главной рамы паровоза, при переходе его с кривой на прямую. Такой конструкции тележки устроены, например, на паровозах типа 2—3—0 сер. Г, постройки Брян ского завота. Во избежание значительной качки паровоза п бокам, на раме тележки и на основной раме паровоза устраиваются подушки которые при следовании по прямой, не соприкасаются друг с другом. При про\оде-же по кривой, при наклоне рамы паровоза, обе подушки соответствующей стороны приходят в соприкосновение, подушка рамы паровоза скользит по подушке рамы тележки и значи тельного перекашивания ее не происходит.
Для юто, чтобы муфта Л’ не перекашивалась в своел гнезде от действия шкворня I, при наклоне рамы паровоза на кривой, поверхность шкворня I в муфте /> иногда делается шаровой (черт. 346). Таким образом, устроено соединение
Черч
шкворня с муфтой, например, на паровозах тина 2—3—1, сер. Я (Владикавказский Пасифию.
Главным недостатком 2-х осных тележек является то, что. вследствие сложности конструкции, они выходят слишком тяжелыми и сложными.
Чтобы покончить с тележками, необходимо указан, спи па тележку системы Крауса, эскиз устройства которой ук.1 зап на чертеже 347.
Тележка Крауса имеет один оегунок расположенный а особой раме, снабженной водилом i. Водило i в точке насажено на шкворень, укрепленный в основной раме, а концом б соединено с коробкой, соединяющей обе буксы передней спаренной оси. устроенные с значительным разбегом в лицах. При входе на кривую бегунковый ска г и передний сцепной скат перемещаются в противоположные стороны, при чем бегунок поворачивается и устанавливается по радиусу кривой, а сцепная ось получает поперечное перемещение относительно рамы.
Боковое перемещение спаренной оси ограничено устройстве»»! на коробке этой оси бортов !, а перемещение бегущей оси ограничивается возможным перемещением конца о’ вопи та л в особых направляющих прикрепленных к основной раме.
Тележка Крауса имеет то преимущество перед обыкно-в< иными тележками, что позволяет передать большую часть груза паровоза па ведущие оси и избежать устройства 2-х освой тележки. В то-же время опа заставляет, при проходе по кривой, принимать участие в перемещении не один а два ската паровоза и тем сокращать жесткую базу его. Однако, конструкция тележки Крауса является недостаточно просюй и И.1КОЙ, поворот ее сове ршастся довольно тяжело.
и, вместе с тем, нельзя считать, что она может вполне заменить двухосные тележки, так как перемещение последних, при проходе кривых, происходит гораздо свободнее и легче, чем в тележке Крауса
ГЛАВА XXV.
Рессоры.
При движении по рельсам колеса паровоза получают значительные удары и толчки как при проходе по стыкам рельс, так и вследствие неровности пути. Если-бы раму паровоза непосредственно соединить с осевыми буксами, то все удары, получаемые колесом, передавал ись-бы раме паровоза, а от нее—частям паровой машины и котла, и все эти части быстро расстраивались-бы и приходили в негодность. Поэтом} соединение рамы с буксами происходит не непосредственно, а при помощи системы рессор, на которых рама как-бы подвешивается и ее вес равномерно распределяется
между всеми колесами.
Таким образом, назначение рессор состоит в гом, чтобы, во 1-х, передать вес паровоза на шейки колесных осей, во 2-х. распределить этот вес между осями надлежащим образом и, в 3-х, смягчить удары, получаемые колесами от неровностей пути.
Чтобы удовлетворить этим трем условиям, рессоры должны, с одной стороны, быть достаточно прочными чтобы выдержать вес паровоза, а с другой стороны,должны обладать достаточной упругостью, т.-е. способностью под давлением какого-либо груза прогибаться на некоторую величину
и затем, по прекращении давления, вновь принимать свою прежнюю форму.
В самом простом своем виде рессора представляет собой гибкую стальную пластинку 1Ь, неподвижно укрепленную в своей середине Н (черт. 348). г________—________ j. Если мы к какому-нибудь концу
1 *-----—------J этой пластинки, например, I, под-
весим какой-либо груз (\ то этот ®-------6- конец рессоры пол действием груза
Л г в прогнется вниз и переместится в
точку величина прогиба рессоры, т.-е. J4, называется i треской прогиба рессоры.
Черт. лк. Та стрелка прогиба, на которую
прогибается рессора при нат рузке па каждый конец ее по 500 килограммов (или 1000 килогрлм мов=тонне на всю рессору) называется /«/бл-огтю рессоры I иб кость рессор сцепных осей паровоза делается около G 8 мм.
Упруюсть или 1иикосгь каждой рессоры зависит от ра л-мера той пластинки, которая се образует, т. е. от длины.
ширины и толщины, а также и от качества материала, из
которого она сделана.
Если мы удвоим толщину пластинки или укоротим вдвое ее длину, то гибкость ее уменьшится в 4 раза.
Если мы возьмем пластинку в два раза шире, или если наложим две одинаковых пластинки друг на друга, то гибкость такой рессоры будет в два раза меньше.
Если-же мы возьмем нашу пластинку и разрежем ее
вдоль на две части, а затем наложим эти части друг на друга, то гибкость рессоры остается та-же самая.
Для того, чтобы изображенная на черт. 348 пластинка
прогибалась не только около той точки, где она укреплена, а прогибалась равномерно по всей своей длине (т.-е. по дуге
круга), ее надо сделать равной по толщине, но придать ей площадь не прямоугольную, а вида, изображенного на черт. 349.
Стальные пластинки или листы такого вида вполне удовлетворяли бы требованиям.
пред'являемым к рес-
сорам паровоза, если
бы ширина их не представляла неудобства к их постановке. Это неудобство, однако, легко устранить, разрезав такой лист, по ширине на несколько частей. В самом деле, разрежем наш рессорный лист, например, на 5 пластинок, из которых пусть средняя пластинка будет в 2 раза шире остальных. Сложим затем вместе пластинки 2 и 4 и 1 и 5 и (см. чертеж 349) наложим сложенные, таким образом, пластинки одна на другую так, чтобы пластинка 3-я была вверху, под нею были сложенные пластинки 2 и 4 и далее 1 и 5. У нас получится рессора, гибкость которой будет такая же, как и у неразрезанного листа. Та же гибкость у рессоры остается и в том случае, если листы, составленные из 2-х половинок 2 и 1 и / и 5 мы заменим целыми листами такого же вида и такой же длины, ширины и толщины.
Дабы не делать острых концов у листов, образующих рессору, острия I и Б (черт. 349), без особого вреда для гибкости рессоры, можно немного укоротить.
Рессоры, устраиваемые на паровозах (черт. 350) именно и образуются из нескольких таких постепенно укорачивающихся и наложенных друг на друга стальных пластинок или -листов, стягиваемых в одно целое, надеваемым в горячем
виде железным хомутом а. Число листов в паровозных рессорах колеблется от 10 до 14, смотря по величине.
Для устранения бокового передвижения листов рессоры-последние делаются из полосовой стали, снабженной посредине с одной стороны углублением, а с другой полукруглым ребром (черт. 351). При сборке рессоры ребро одного листа входит в соответствующее углубление соседнего листа и вследствие это! о, листы не могут раздвинуться. Все листы рессоры должны быть плотно пригнаны друг к другу, при чем плотность соединения их должна сохраняться как при
Чорт. з.'»о.
Черт. 351.
свободном положении рессоры, гак и при прогибе рессоры при нагрузке. Рессорные листы полезно делать возможно длинее, так как с увеличением длины рессоры, упругость ее делается больше. Длина рессор на существующих паровозах колеблется от 800 до 1300 мм, ширина листов рессоры де лается от 75 до 105 м м, а толщина от 10 до 13 м/м.
Цля предупреждения соскакивания рессорного хомут . рессорные листы в месте расположения хомута с одной ст» роны несколько сострагиваются и хомут своей одной стороной входит в образовавшийся в листах рессор паз, а с др\ -гои стороны между хомутом и листами рессоры забивается железная прокладка б (черт. 350), которая расчеканивается Для наблюдения за целостью листов рессоры, иногда в хомуте делается прорез «.
Рессорные листы обыкновенно делаются не плоскими, а заг нуты вверх, как показано на черт. 350, при чем рессоре придают такой изгиб, чтобы при нормальной нагрузке она выпрямлялась приблизительно на половину.
Иногда делают рессоры прямые и даже загнутые кон нами книзу, а равно изменяют по тем или другим сообр жениям степень кривизны рессор.
Соединение рессор с буксами и рамой, обыкновение производится таким образом: рессорный хомут при помощи четырехугольного или круглого стержня а, называемого pre сорным шн-и шпоном, опирается на верхнюю часть буксы (черт 332), а рама подвешивается к концам рессоры при помошп рессорных подвесок 6 (черт. 353).
iNO
Рессорный шпинтон по своей длине направляется одной или двумя шпинтонпыми скобами в, при чем, во избежание порчи рамы от трения шпинтоном, под скобу между шпин-тоном и рамой необходимо ставить железную прокладку. Правильно установленный рессорный шпинтон должен своим нижним концом опираться на верхнюю часть буксы, как раз
Черт. 353
над срединой подшипника, а верхним концом упираться в хомут в средине рессоры по ее ширине. В верхней смазоч ной коробке буксы для опоры шпинтона устраивается небольшое возвышение, а в хомуте рессоры делается углубление д. Если по каким-либо соображениям приходится располагать рессоры как раз над листом рамы, то рессорный шпинтон приходится делать в виде вилки, охватывающей лист рамы с обоих сторон.
Рессорные подпеки, соединяющие концы рессоры с рамой, устраиваются различным образом. По большей части два или три верхних листа рессоры делаются одинаков ой длины и снабжаются овальным отверстием, в которое проходит подвеска, снабженная на этом конце винтовой резьбой (черт. 353)
В верхнем листе рессоры против середины отверстия высаживается полукруглый выступ /г, на который накладывается шайба л, имеющая на нижней своей стороне углубление, соответствующее выступу к. Подвески проходят через отверстие в рессоре и шайбе, и па резьбу навинчивается гайка с контр-га икон. Подтягивание гайки, больше или меньше, изменяет натяжение рессоры.
Иногда, вместо образования выступа к. на верхнем листе рессоры, этот лист делают ровным, а между листом и шайбой закладывают короткую прокладку», снабженную отверстием и выступом к (см. черт. 350). Эта конструкция хороша, конечно, тем, что при порче верхнего листа рессоры он заменяется обыкновенным листом и не требуется осложнять работу Bid садкой на нем выступа к.
ilAI'Ultn-l.
Черт. 354.
Черт. 355.
Нижний конец подвески укрепляется к раме в виде шарнира помощью болта или валика, проходящего через ушко подвески и отверстие в раме. Для уменьшения трения болты и валики, обыкновенно, заменяются чеками, поверхность ко торых, для облегчения вращения, закруглена по меньшему оадиусу, чем отверстие в раме.
Другая конструкция подвески изо бражена на черт. 354, при которой подвеска охватывает конец рессоры концом, сделанным в виде крюка или скобы, а конец подвески, снабженный резьбой, обращен вниз.
Иногда конструкция паровоза требует помещения рессоры не над рамой-а под рамой. В этом случае (черт. 355) нижние концы буксы снабжаются ушками а, в которые закладывается якорь или вертлюг о', шарнирно соединенный с хомутом рессоры, на концы которой опирается рама.
Так как, вследствие неровностей пу ти и влияния движущихся частей маши ны, паровоз, при своем движении, все время колеблется и покачивается то вдоль, то поперек пути, то при устрой
стве отдельных рессор над каждой буксой, одни из них во время хода паровоза перегружаются, а другие, наоборот, раз гружаются.
Кзоме того, упругость каждой отдельной рессоры hi остается постоянно одинаковою, а с течением времени уменьшается, а с уменьшением упругости рессоры нагрузка на ее буксу также уменьшается и распределяется на сосед ние рессоры и их буксы, перегружая их больше, чем следует
Такая перегрузка рессор, конечно, влечет за собой вред ные последствия в виде излома рессоры, обрыва их подвесок, наконец, грения буксовых подшипников, неправильности в работе парораспределительного механизма и проч.
Если же сделать рессоры более прочными, то они те ряют свою гибкость, т.-е. способность уничтожать вредные последствия от толчков, получаемых колесами.
Чтобы избежать вредных последствий перегрузки от дельных рессор и в то же время получить возможность пользоваться более гибкими рессорами, паровозные рессоры делаются не отдельными, а соединяются между собой при помощи балансиров (черт. 356). Такие рессоры на.шкаютсп со пряженными.
Балансир или коромысло представляет собой железный брусок а, могущий вращаться на валике или чеке Л, ук|к
пленном в раме, своими концами с балансир соединен при помощи подвесок с концами 2-х соседних рессор.
Если во время хода паровоза какая-либо рессора случайно перегрузится, то перегрузка ее сейчас-же передается балансиру и последний, вращаясь как коромысло весов, передает часть излишнего груза другой, соседней, рессоре и нагрузка выравнивается. Так как при этом каждой рессоре приходится воспринимать только часть ударов от толчков колеса, то они могут делаться тоньше, и потому более гибкими.
Для уменьшения трения в местах вращения балансиров и их соединений с рессорными подвесками, соединения эти обыкновенно производятся не при помощи валиков, а при помощи чек или ножей (черт. 356). Радиус закругления поверхности чеки, которой она соприкасается с балансиром или рамой, телается меньше радиуса закругленья выреза в балансире или раме. Вследствие этого чека как-бы перекатывается по этому вырезу и износ ее происходит в незначительной степени. Иногда в месте вращения чеки в раму и балансир вставляются стальные каленые призмы », дабы вырез в раме не разрабатывался.
Балансир вида, изображенного на черт. 356, называется продольным баланеиро и.
Иногда балансирами соединяются обе рессоры одной и гой-же
Черт. 356.
оси, расположенные на разных сто- ч
ронах рамы (черт. 357), такие балансиры называются поперечными.
Часто встречаются также такие конструкции, когда, в целях достижения большей гибкости всей системы рессор, балансиры делаются также в виде рессоры (черт. 358).
Черт. 338.
Конструкция и расположение балансиров бывают вообще очень разнообразными в зависимости от тех требований которые предъявляются размерами и конструкцией паровоза
ГЛАВА XXVI.
Повреждения и ремонт паровозной рамы и экипажной части паровоза.
Паровозная рама, служащая подвижным основанием для котла паровоза и его паровой машины, подвергается значительным усилиям, передающимся ей как от веса котла, машины и прочих частей паровоза, так и от внутренних сил и ударов, развивающихся при работе машины и от тех толч ков, которые она получает ог неровностей пути и ударов о рельсы. Кроме того, паровозной раме непосредственно передается вся сила сопротивления того поезда, который ве дет паровоз, со всеми телчками и ударами, происходящими при его движении. Вследствие указанных усилий в паровозных рамах, несмотря на солидность и прочность их кон струкции, часто наблюдаются более или менее значительные повреждения.
Обычные повреждения паровозной рамы европейское типа выражаются в расстройстве ее заклепочных и болто вых соединений, и трещинах в угольниках, соединяющих между собой листы рамы и в более или менее значительных изгибах рамных листов. Все эти повреждения исправляются при среднем или капитальном ремонте, из которого рама должна выходить такой-же сильной и прочной, как совер шенно новая.
Изгибы листов рамы исправляются в холодном или го рячем состоянии. Выпрямление листов рамы в холодном состоянии применяется при небольших изгибах и неровности листов и производи 1ся большей частью при помощи натяж ных болтов подобно тому, как исправляются решетки паро возных котлов. Горячим спссобом исправляются более серь езные изгибы листов, для чею рамный лист нагревается древесным углем и затем в нагретом состоянии выпрямляется или ударами молотков или при помощи таких-же натяжных болтов. Таким способом удастся иногда привести в исправного даже рамные листы очень сильно смятые и изогнутые при столкновении паровозов или при других происшествиях После выпрямления тем или иным способом рамных листов все заклепочные соединения тщательно опробываются и вс заклепки, обнаружившие хотя малой шие признаки ослабе ния, обязательно переклепываются, а лопнувшие соедини тельные угольники заменяются новыми.
Иногда, однако, в рамах наблюдаются более серьезные ювреждсния в виде трещин в рамных листах и даже совершенных изломов этих листов.
Появление этих трещин об'ясняется действием сил, развивающихся при работе паровой машины паровоза. Когда пар входит в переднюю часть цилиндра, то он, с одной сто роны, давит вперед на крышку цилиндра, и как бы старается сдвинуть вперед переднюю часть рамы паровоза. С другой стороны, пар давит па поршень, который от давления пара начинает двигаться назад. Давление пара на поршень при помощи шатуна передается на цапфу кровошипа, ведущего колеса, а от нее при помощи сцепных дышл передается на все спаренные оси, прижимает их шейки к задним лицам буксовых челюстей и старается сдвинуть назад заднюю часть рамы паровоза.
Таким образом часть рамного листа между цилиндром и последним буксовым вырезом находится под влиянием двух сил, стремящихся разорвать рамный лист. Эго усилие становится особенно значительным для передней челюсти на буксовое лицо, которой передаются и все усилия, действующие на остальные лица.
При обратном движении поршня давление пара будет происходить на заднюю крышку цилиндра, и при помощи поршня и шатунов будет прижимать шейки осей к передним клиновым половинкам челюстей. Поэтому рама паровоза будет потвергаться сжимающему усилию.
Под влиянием таких попеременн! действующих сил, то сжимающих, то разрывающих рамный лист, а равно под влиянием тяжести поезда, прицепленного к заднему брусу, паровозная рама получает стремление разорваться по наиболее слабым своим местам, каковыми и являются углы t буксовых вырезов в раме. Действительно, в этих именно местах (черт. 313) и появляются обыкновенно трещины в рамных листах.
Влияние указанных разрывающих сил становится еще более действительным, если буксовые подшипники разработаны, а буксовые клинья несвоевременно и недостаточно подтянуты. В этом случае, при переменном действии силы пара на поршень то в одну, то в другую сторону, эта сила передается на челюсти рамы не плавно, а сопровождается ударами, что, конечно, еще больше способствует расстройству рамы. Благодаря тому, что такие удары передаются челю стям рамы при каждом обороте колеса, материал рамы постепенно подвергается разрушительному действию этих ударов и потому в углах г челюстей рамы появляются сначала н<большие надрывы, а затем и более серьезные трещины Однако, время появления таких трещин будет тем более отчалено, чем тщательнее будет уход за паровозом и чем
аккуратнее будут пригнаны на свое место подбуксовые связи, значение которых после приведенных соображений становится особенно понятным.
Вообще подбуксовые связи испытывают такие значительные усилия, что иногда концы буксовой челюсти в месте постановки связей разрываются и отламываются. В этом случае их приходится исправлять постановкой наделок.
Однако, трещины в рамах появляются не только в углах буксовых вырезов, но также и в других слабых местах рамы, именно там, где рамный лист является ослабленными отверстиями для постановки болтов или заклепок поперечных скрепов или для других каких-либо надобностей и особенно в местах укрепления цилиндров, болты которых под влия нием действия силы пара всегда имеют стремление к ослаблению и расстройству рамы.
Вообще, чем больше отверстий приходится делать в раме для укрепления различных частей паровоза, тем надежнее должно быть соединение этих частей с рамой и в нем не должно допускаться никакого ослабления или разработки. Особенно-же внимание должно быть обращено на болты, скрепляющие с рамой паровозные цилиндры, которые должны быть пригнаны самым тщательным образом, в хорошо развернутые отверстия и должны быть забиты на место сильными ударами ручника.
Ремонт лопнувших листов паровозной рамы производится обыкновенно при помощи накладок из листового железа, располагаемых или только с одной стороны или по обоим сторонам поврежденного листа и скрепляемых с ним при помощи заклепок или точеных болтов. Толщина орди парной накладки должна быть не менее толщины самого листа, а при двойной накладке каждый из листов ее должен быть не тоньше 1« рамного листа. В том случае, если накладки ставятся на болтах, отверстия для болтов в листах рамы и накладке должны быть тщательно проверены разверткой, а самые болты должны быть плотно приточены по проверенным отверстиям. Точно также тщательно должны быть развернуты отверстия и для соединения накладок при помощи заклепок.
Иногда с большим успехом применяется соединение накладок при помощи холодных заклепок из мягкого железа, предварительно тщательно приточенных по отверстиям для них. Такие заклепки не вытягиваются, подобно горячим, при остывании и будучи хорошо расклепаны всем своим телом держат соединенные листы и предотвращают расстройство соединения.
С развитием в последнее время ацетиленовой—кислород ной сварки металлов исправление трещин в рамных листах значительно упростилось и облегчилось. Этот сноси » ока
зался особенно удобным для исправления трещин, появляющихся в американских брусковых рамах. Применение такого способа является тем более желательным, что при исправлении рам при помощи латок и накладок все же нельзя юстигпуть первоначальной крепости рамы, т. к. последняя еще более ослабляется рядом отверстий, необходимых для заклепок
Итак, после очистки и осмотра рамы, последняя должна подвергнуться переклепке слабых соединений и угольников и, если потребуется, то и постановке на нее латок. При этом в результете работы требуется, чтобы продольные листы стояли отвесно и образовывали с поперечными скрепами правильные прямоугольники. Отступления от параллельности и вертикальности рамных листов допускаются только в нерабочих их местах и не должны превышать 12 мм. В том случае, если в месте соединения с промежуточными скрепами рама имеет какой-либо значительный выгиб или выпуклость, приходится иногда расклепывать соединение со скрепом и исправлять получившуюся неправильность или путем сострагиванья торца скрепа или-же путем постановки прокладок.
Верхняя горизонтальная кромка продольных листов па ровозной рамы в местах скольжения карманных угольников котла, а также в местах прилегания горизонтальной кромки цилиндров, при ремонте рамы паровоза должна быть тщательно выпилила по линейке.
Проверка рамы После окончания очистки рамы и производства котельных работ по ее выпрямлению, переклепке ослабших соединений и проч, приступают к проверке рамы и исправлению ее белее мелких неправильностей слесарным путем. Проверка рамы представляет одну из самых серьезных и ответственных работ по ремонту паровозов и может быть правильно выполнена далеко не каждым даже и опытным слесарем.
Как было указано при описании устройства паровозной рамы, прав ьлыто собранная рама должна удовлетворять следующим условиям:
1) оба продольные рамные листа (черт. 359) должны быть строго вертикальны,
2) оба продольные рамные листа должны быть параллельны между собой,
3) оси правого плевого цилиндров должны быть параллельны между собой и, следовательно, расстояние между ними в переднем и заднем конце рамы должно быть строго одинаково,
4) продольные рамные листы должны отстоять на одинаковом расстоянии от плоскости, проходящей через ось котла и, кроме того, каждый из листов по всей длине должен находиться на о шлаковом расстоянии от оси своего цилиндра,
5) наружные и внутренние грани лиц буксовых челюстей должны быть стрэго вертикальны и должны отстоять от оси цилиндра на одинаковом расстоянии и
6) соответствующие лица правой и левой буксовых че люстей каждой оси должны лежать в одной плоскости пер лендикулярной к осям цилиндров.
Проверка рамы начинается с того, что снятая с колес, очищенная, выправленная и переклепанная рама устанавливается своими концами на 4 домкратах по уровню, т.-е. так. чтобы верхние ее кромки были совершенно горизонтальны. Во избежание провисания длинной рамы от собственной тяжести она подхватывается еще и по середине одной или 2 парами домкратов, а подбуксовые связи, после их тщательной проверки и пригонки, ставятся на место и туго закреп ляются своими болтами.
Для возможности проверки правильности установки рамы по уровню верхние кромки рамных листов еще при изготовлении и сборке рамы прострагиваются и делаются совер шенно ровными. Проверка правильности установки рамы по уровню производится путем прикладывания уровня или ва терпаса сначала вдзль рамных листов по верхним их кром кам, а затем и поперек рамных листов. Для последней цели на верхние кромки обоих продольных рамных листов кла дегся на ребро тщатеаьпо проверенная линейка и на пси устанавливается ватерпас.
Если рама стоит неправильно, то установка ее выве ряется путем поднятия или опускания той или другой части ее при помощи домкратов.
После установки рамы по уровню через оба цилиндра протягиваются крепкие тонкие нитки, которые должны про ходить совершенно точно по оси цилиндров кл и мн. Один конец каждой нитки укрепляется на планке и (черт. 360) снабженной прорезом о для установки нитки и укрепляемой
'*SS
прорезом /* на одной из гаек переднего бруса паровозной рамы. Другой конец нитки укрепляется на специальном угольнике о (черт. 361), укрепляемом болтом в самом заднем конце рамы. Протянув нитки и натянув их возможно туже, проверяют их положение в цилиндре и устанавливают их таким образом, чтобы как в одном, так и в другом конце цилиндра нитка строго проходила по оси цилиндра. Для этого легкими ударами ручника по планке п или угольнику » перемещают нитку в местах укрепления ее концов и выравнивают расстояния от нитки до поверхности концевых заточек б цилиндра (черт. 231), так, чтобы расстояния от нитки до поверхности заточки в обоих концах цилиндра по всем 4-м направлениям были совершенно одинаковы.
Чорт. 36<). 361 и 362.
Проверку положения ниток в цилиндре производят или при помощи нутромера или при помощи специальных стрелок вида, изображенного на (черт 362). Для того, чтобы легче было заметить, касается ли конец проверочной стрелки или нутромера до нитки, па последней навязываются несколько маленьких узелочкоз, которые при соприкосновении нитки с проверочным инструментом приходят в колебание.
Укреплять передний конец ниток, проходящих через ось цилиндра, необходимо именно у переднего бруса паровоза, а не пользоваться для этого шпильками цилиндровых крышек. Эго необходимо делать потому, что, если укрепить планку п на цилиндровой шпильке, то при установке нитки легко можно впасть в ошибку и поставить передний конец нитки неправильно, т.-е. не в самом центре окружности цилиндра. При самой же небольшой ошибке в установке нитки в передней части, благодаря длине паровозной рамы
сравнительно с длиной цилиндра, незначительная ошибка в установке нитки и отклонение ее от центра увеличивается в конце рамы, в зависимости от ее длины, приблизительно в 10—15 раз. При установке же нитки на переднем брусе возможность ошибки значительно уменьшается.
Вообще надо заметить, что установка ниток или вернее вообще правильная проверка рам паровоза представляет собой одну из наиболее трудных и тонких работ по ремонту паровоза и является тем пределом, где как бы кончается ремесло и начинается искусство. В зависимости от искусства мастера одна и та же рама может потребовать совершенно разного об‘ема работ для приведения ее в правиль ный вид.
Когда рама поставлена по уровню и по воображаемым осям цилиндров совершенно точно протянуты нитки, проверяют правильность положения цилиндров, относительно друг друга и относительно рамы. При правильном положении цилиндров расстояния между нитками в передней и задней части рамп (черт. 359), должны быть совершенно одинаковы и равны указанному в чертеже. В то же время наклон нитей, т. е. расстояния от каждой нитки до вертикальной плоскости, проходящей через верхние кромки рамы, в разных местах рамы также должны иметь строго определенную величину. Наклон нитей, изображающих оси цилинд ров проверяется путем непосредственного измерения рас стояния от нитки до линейки, положенной поперек рамы на верхние кромки ее. Одно измерение берется в месте постановки передней крышки цилиндра и другое по вертикальной линии, проходящей через ведущую ось паровоза. Оба указанных размера должны в точности соответствовать чертежу и при привалке новых цилиндров за точным соблюдением этих расстояний надо следить самым тщательным образом, т. к. мы уже видели в главе о проверке кулисе, что неправильность в наклоне цилиндров сильно отзывается на правильности работы всего парораспределения.
Проверка правильности расстояния между осями ци линдров производится при помощи прибора, состоящего из обточенной газовой трубки, олиз одного из концов которой нанесена по окружности черта, помеченная нулем, а близ другого конца нанесено несколько черточек, расстояние которых от указанной нулевой черты соответствует размерам между осями цилиндров различных серий паровозов. От каждой из этих. черточек в одну и другую сторону иногда наносятся миллиметровые и полумиллиметровые деления. Такую трубку вводят сначала в ш редкий буксовый вырез и прижимая ее к не кли-ному буксовому лицу осторожно подводят к ниткам таким образом, чтобы нулевое деление грубки почти к аса
лось нитки и совершенно совпадало с ней. При таком положении трубки наблюдают совпадает-ли нитка другой стороны с чертой на трубке, соответствующей данной серии паровоза, или не совпадает. Если вторая нитка совпадает с соответствующей данной серии риской, то значит расстояние между осями цилиндров нормально, что и отмечают мелом на раме буквой 11. Если же нитка, не совпадает с чертой на трубке, то определяют по миллиметровым делениям насколько расстояние между нитками, изображающими оси цилиндров, уже или шире нормального и определенную величину также записывают мелом на раме паровоза в месте измерения. Затем трубку переносят в последний буксовый вырез рамы и там точно также проверяют расстояние между осями цилиндров и записывают результат здесь-же на раме паровоза.
Если расстояния между осями цилиндров в переднем и заднем конце рамы окажутся нормальными и одинаковыми между собой или, если они разнятся между собой или от нормального размера не более как на 1 миллиметр, то с получающейся неправильностью мирятся и считают положение цилиндров правильным, а замеченную неправильность лишь отмечают для того, чтобы затем принять ее во внимание при разметке дышловых и буксовых подшипников.
Если же расстояния между осями цилиндров не соответствуют нормальным и в переднем и заднем конце рамы разнятся более, чем на 1 м м., то приходится выравнивать эти расстояния путем подкладывания подкладок под цилиндры или путем сострагиванья той плоскости цилиндра, которой он прилегает к раме, добиваясь параллельности ниток, т. е, осей цилиндров и нормальности расстояния их между собою и от продольных листов рамы.
Для того, чтобы решить иод какой именно цилиндр следует подложить подкладку или какой цилиндр требуется состригать и вообще дчя того, чтобы убедиться в правильности положения осей цилиндров относитетьно рамы проверяют расстояние от одной и от другой нитки до соответствующею продольно! о рамного листа и проверяют, со-ответствуют-ли эти расстояния расстояниям, требуемым чертежами. Для этого берут стальную линейку с мелкими делениями и, устанавливая ее при помощи угольника, перпендикулярно к рамному листу на высоте оси цилиндра определяют расстояние от нитки до листа рамы как в переднем, так и в заднем конце рамы. Определив какой именно из цилиндров расположен неправильно относительно рамы эту неправильность и устраняют вышеуказанным образом, т. е. при помощи подкладок или сострагивания цилиндров.
В том случае, если расстояние между осями цилиндров (нитками) в одном конце рамы нормально, а в другом полу
чается шире или уже нормальною, приходится прокладывать клин >образиые пр эхладки либо п эд переднюю часть цилиндра, либо пэд Заднюю или-же однобоко сострагивать плоскость цилиндра, которой он прилегает к раме.
Если расстояние от рамного листа до нитки одинаково в обоих концах рамы, н)в тоже время имеется значительная разница в средней части рамы, го приходится выпрямлял, рамные листы либо путем натягивания их при помощи винта, либо путем нагревания и выпрямления ударами молотов. В тех случаях, когда расстояние какой-либо части рамы от осей цилиндров слишком значительно разнится от чертежа, приходится прибегать к расклепыванию поперечных склепов рамы и уравнению этих расстояний путем прокладок и даже путем сострагивания скрепов
Иногда наблюдается, что, вследствие полученного удара при каком-либо происшествии, рама паровоза перекати кается и несмотря на то, что расстояние между осями цилиндров правильно по чертежу, все же расстояние от осей цилиндров до рамы в обоих концах последней выходят не одинаковыми; в таких случаях приходится прибегать к клинообразным подкладкам, закладывая гаковые у одного ци линдра под переднюю часть, а у Другого цилиндра сострагивая задний его конец.
Кроме того, для достижения правильной работы паровоза необходимо (и особенно нужно следить за этим при привалке новых цилиндров), чтобы расстояние от центра ве дущей оси до средины рабочей поверхности цилиндра и его золотника, т. е. ю средины его пароисходящего окна вполне точно соответствовало чертежу. Верность этого размера имеет очень большое значение для правильности работы парораспределительного механизма.
Установивши правильно цилиндры относительно рам ных листов, приступают к поверке правильности положения лиц буксовых челюстей относительно осей цилиндра.
Как было указано выше, !рани лиц буксовых челюстей должны быть строго вертикальны, а наружные кромки их должны отстоять от оси цилиндра на строго определенном расстоянии, соответствующем чертежу. Кроме того, ширина ! аждого лица в направлении перпендикулярном к оси паре воза, при новых лицах должна быть совершенно правильна по чертежу, а при старых лицах должна быть одинакова по всей длине лица.
Расстояние от оси ш; линдра (нитки) до лиц всех челю стей, г. е. расстояния и (черт. 359) выверяются при помощи нутромера или линейки с мелкими делениями. При этом рцсслюанин 1I от и нт ни обои.г ищ о тон и шои-же чедюг/нн должны, бить сове рте и но одинаковы и не должны разниться си величины, указанной чертежом, более, как на I l'/а м/м.,
Расстонние-же от нитки [о лиц разных челнатей ламут рилнить-ся между совой ни ту же сели чину в 1—I'•> .и' и. Допущенные неправильности устраняются затем при разметке буксовых подшипников. В том случае, если неправильность в расстоя ниях от нитки до лица челюсти получается более 1’/а мм., ее устраняют путем прокладывания подкладок ме жду рам ным листом и фланцем челюсти или путем сосгр; i ивлния этого фланца. Все допущенные неправильности записывают ся мелом на рамс и переносятся лицом, проверяющим раму на эскиз рамы для руководства в дальнейшем при разметке буксовых наличников и подшипников.
Проверив правильность расстояния от ниток до граней буксовых лиц, проверяют правильность положения лиц в вертикальном направлении. Эта проверка производится ну тем прикладывания к наружной и внутренней кромке лица угольника с ватерпасом. Незначительные отклонения лица от вертикали до */» мм. исправляют выпиловкой, а при более значительной неправильности прибегают к клиновым про кладкам под верхнюю или нижнюю часть лица или к состра гивгнию того или другого конца лица. Эту работу, конечно, производят одновременно и в соответствии с указанным выше исправлением положения лиц относительно осей цилиндров (ниток).
Проверивши правильность расстояний яиц буксовой челюсти от осей цилиндров и вертикальность положения этих лиц, приступают к проверке правильности положения лиц правой и левой стороны каждой оси, относительно друь друга в продольном направлении и их перпендикулярности к осям цилиндра. Для этого лучше всего пользоваться крестообразной линейкой еежж (черт. 359), которая длинной своей стороной жж, прижимается к поверхностям не клиновых половинок лиц правой и левой стороны, а короткой стороной ее подводится к нитке так, чтобы линейка ее точно совпадала с ниткой.
Если оба конца линейки се соприкасаются с ниткой, а линейка жж, плотно прилегает к не клиновым лицам пра вой и левой плоскости, то значит оба лица расположены правильно относительно друг друга и перпендикулярны к осям цилиндров паровоза. Если-же концы линейки ее не совпадают с ниткой, то значит лица правой и левой челюсти не перпендикулярны к осям цилиндров и имеют перекос. В таком случае определяют величину эр го перекоса путем прокладывания между линейкой меж и лицом одной из челюстей прокладки различной толщины ог1 2 м м до 2* -?м м, каждая из которых разнится от предыдущей на 1 дм м. Прокладку подбирают такой толщины, чтобы при ней линейка се совпала с ниткой, изображающей ось цилиндра. Толщиной прокладки определяется, насколько лицо одной сгоро
ны ушло вперед или назад относительно лица другой стороны и эта толщина определяет собой так называемую ,,/w’pc ?ячу
Если неправильность в положении лица одной стороны рамы относительно лица другой стороны или передача не превышает 2' 2 м м, то оба лица остаются на месте и определившаяся „передача" лишь отмечается мелом на раме и на скизе рамы и затем принимается во внимание при разметке буксовых подшипников или исправляется при разметке буксовых наличников путем умышленного уменьшения толщи ны наличника с одной стороны рамы или увеличения ее с другой стороны. Если-же передача получится больше 21 •_* мм., то приходится отклепывать одно или оба лица челюсти и исправлять неправильность передвижением лиц. Какие-либо прокладки между лицом и рамой в продольном направлении совершенно не допускаются.
Если затем, при прикладывании конца линейки жж к лицам челюсти, линейка не будет плотно прилегать к обоим тицам или прокладке, то обнаруженный перекос устраняется выпиливанием лиц.
Проверку правильности положения лиц челюстей начинают с ведущего ската, при чем при проверке буксовых лиц этого ската и при определении передачи необходимо твердо помнить, что для правильной работы кулиссных механизмов необходимо, чтобы центр ведущей оси в продольном направлении находился совершенно точно на своем месте.
Положение вертикальной линии, проходящей через центр ведущей оси, обыкновенно наносится на раме, при помощи нескольких кернов. После проверки положения лиц ведущей оси точно также проверяют и лица остальных осей.
После проверки и установки неклинозых половинок буксозых лиц проверяется правильность положения буксовых клиньев. Для этого буксовый клин вставляется в челюсть на свое место и при помощи особого прибора в виде рейсмуса, изображенного на черт. 363, проверяется положе ние всех поверхностей клипа, соприкасающихся с буксовым наличником и их параллельность соответствующим поверхностям неклиновой половинки челюсти. Все замеченные неправильности клина должны быть уничтожены выпиловкой его по линейке и угольнику.
Здесь необходимо заметить, что при ремонте паровозов в некоторых мастерских всемерно стараются достигнуть север шенно равных расстояний от всех буксовых лиц данной стороны до нитки, изображающей ось цилиндра и не допускают совершенно никакой передачи. Для достижения этого прихо дится отклепывать или отнимать все липа, сострагивать их или подкладывать подкладки, а иногда и заменять годные еще к работе лица новыми. Такая точная и тщательная при
гонка лиц и сопряженные с ней значительные расходы, по нашему мнению, совершенно не вызываются необходимостью и приведенные выше допускаемые отступления в расстояниях то нитки буксовых лиц разных челюстей одной и той же
стороны, а равно и допущение передачи до 21-г м/м не вызывают какой либо неправильности в работе паровозов при условии принятия их во внимание при разметке наличников и буксовых подшипников. Приведенные отступления с давних пор, например, допускаются в одних из самых больших железно-до рож ных мастерских России, именно в Ростовских мастерских Владикавказской келезной дороги Каких-либо вредных влияний их на работу паровозов совершенно не наблюдается, а вместе с тем рг1бога по поверке рамы обходится значительно дешевле.
Черт. 363.
Указанное особенно касается проверки рамы без котла паровоза, так как такая рама, будучи проверена самым тщательным образом при посадке котла всегда несколько меняет свои размеры в ту или другую сторону и поэтому слабые рамы паровозов старых выпусков приходится проверять только после ремонта и постановки на место их котла. Рамы-же паровозов более поздних выпусков, начиная с нормального типа (серии 0) можно проверять и опускать на колеса, не ожидая подачи котла из котельной.
С другой стороны надо всегда помнить и добиваться самой тщательной проверки и точной установки частей рамы паровоза, имеющих влияние на парораспределение паровоза, т. е., например, добиваться правильности расстояния между осями цилиндров, правильности наклона цилиндров и их расстояния от ведущей оси, правильности положения самой веду щей оси, кулиссных кронштейнов и т. д.
Когда все вышеуказанные проверки рамы выполнены и все недопустимые неправильности устранены, а допустимые 1амечены и записаны, то рама считается проверенной и с нее „снииие/тл речна", которая служит в дальнейшем для раз-мотки буксовых подшипников.
Для этою берется квадратный брусок или рейка толщиной около 50 м/м и длиной несколько боле расстояния между осями цилиндров (черт. 364). Все четыре стороны рейки тщательно прострагиваются. На одном из концов рейки, например, на левом, на всех четырех сторонах ее по угольнику прочерчиваются карандашом линии а2 а.,, <rs, at а^.
Если рейка снимается с рамы трех-осного паровоза, то нано си гея только три из указанных линий, если-же снимается рейка с рамы паровоза, имеющего более четырех осей, то приходится брать вторую такую-же рейку.
Нанеся вышеуказанные линии, рейку пропускают последовательно в буксовые вырезы каждой оси и прижимая ее плотно к неклицовой стороне буксовых лиц, подводят к ниткам таким образом, чтобы например, линия нанесенная на одной из сторон рейки, совпала с одной из ниток. Тогда при помощи маленького угольника наносят на рейку с натуры положение1 нитки другого цилиндра 6Х и положение (ширину) буксовых лиц правой стороны вх сц и ?1 ?, и левой стороны д, и е ех. Отметивши пр сложение не клиновых половинок челюсти прикладывают рейку к клиновой стороне челюсти и проверяют совпадают ли риски вх ?, г(, «! д, и е, et с лицами клиновой челюсти. Если полного совпадения нет, что наносят на рейку и положение лиц клиновой стороны более короткими линиями.
Нанеся на одной стороне рейки все вышеуказанные линии и пометив какой конец рейки относится к какой стороне рамы и к вырезу какого по счету ската относятся святые размеры, переносят эти рейки последовательно в следующие буксовые вырезы и, поворачивая ее в каждом вырезе чистой стороной, производят такие-же операции. При этом на одной стороне рейки получаются размеры, относящиеся к челюсти переднего ската, на второй размеры, относящиеся к челюсти второго ската и т. д.
Нанеся все размеры на рейке в последнем буксовом вы резе раньше, чем вынуть се обратно, поворачивают рейку той стороной, на которой уже нанесены размеры для выреза первой оси и наносят отдельной риской до половины ширины рейки положение оси цилиндра против последней челюсти. Расстояние этой риски от нанесенной ранее риски покажет насколько расстояние между осями цилиндров у задней оси вышло уже или шире того-же расстояния у передней оси. Как выше было указано, эта величина не должна быть более одного миллиметра. Сняв таким образом риску с рамы паровоза, ее сохраняют для разметки буксовых подшипников, а протянутые нитки снимают и приступают к дальнейшим работам на раме паровоза, постановке параллелей, сборке поршней золотников и т. д.
Повреждение и ремонт букс и буксовых подшипников-Так как давление пара па поршень передается при помощи шатуна и кривошипа на ось паровоза, а от нее на осевые подшипники и буксы, то последние подвергаются значительной разработке и износу.
От значительных усилий, в особенности от ударов, происходящих от разработки подшипников или от несвоевременного подтягивания буксовых клиньев в геле букс иногда появляются трещины.
Если появившаяся трещина не особенно значительна, то ее возможно бывает исправить ацетиленом. При более значительных трещинах приходится заменять буксу новой.
От тех-же усилий и трения медных буксовых наличников о стальные лица челюстей буксовые наличники изнашиваются. при чем плотность установки букс в челюсти вос-станавлив ктся подтягиванием буксовых клиньев. Когда-же клинья будут уже подтянуты настолько, что верхним концом будут почти упираться в раму, то, для возможности дальнейшего натяга, под к.шновыл наличник букс делается подкладка, благодаря которой расстояние между рабочими поверхностями наличников увеличивается, а клин не проходит iак глубоко, как раньше и является возможность дальнейшего натяга его.
Исправление ослабления букс в лицах наделкой на клин делать не рекомендуется, так как эта работа обходится дороже, а самый клин портится отверстиями для шурупов наделки.
Усилия, передаваемые от паровой машины на буксовые подшипники, стремятся расстроить укрепление подшипника в буксе, начавшееся же ослабление подшипника в буксе быстро вызывает разработку соединения буксы и подшипника, при чем сами подшипники изнашиваются и разрабатывают тело буксы. Поэтому на пригонку подшипников в буксы должно обращаться очень серьезное внимание и при
Разметка буксовых наличников. По получении из литейной, новые медные буксовые наличники пристрагиваются по буксам с таким расчетом, чтобы они как можно туже входили в назначенные для них места и требовали для этого лишь небольшой припиловки. После пристрожки наличников в первую очередь припиливают и пригоняют имеющиеся у наличников шипы в соответствующие им углубления в бук сах и затем припиливают и забивают наличники в буксы помощью бабитового молотка. Для разметки отверстий для шурупов, которыми наличники привертываются к буксе, натирают мелом или намазывают краской в буксе края отверстий для шурупов и затем, забив снова наличники на место, ударяют молотком по тем местам наличников, где приблизительно должны находиться шурупы. Выбив обратно наличники, получают на их поверхности оттиски отверстий в буксе и по ним накернивают центры и сверлят отверстия в наличниках. После этого привертывают окончательно наличники к буксам, чтобы головки шурупов входили достаточно глубоко в их отверстия и чтобы после прострожки наружных граней наличников головки шурупов оставались утопленными в тело наличников во избежание выработки ими буксовых лиц.
Отверстия для верхних шурупов, приходящихся против смазочной коробки буксы, надо делать такой длины, чтобы они отнюдь не проходили насквозь тела буксы в смазочную коробку, т. к. иначе при разработке шурупа в своем гнезда будет происходить вытекание смазки из смазочной коробки
После пригонки и укрепления наличников в буксах приступают к разметке их. Разметка наличников должна быт» произведена таким образом, чтобы наружная поверхность буксы была параллельна наружным граням лиц буксовых челюстей, чтобы расстояние от рабочей плоскости одного наличника до другого было равно расстоянию между лицом челюстей и противоположным ему клином при опущенном положении последнего, а расстояние между закраинами наличника было строго равно ширине буксовых лиц. Для получения нужных для разметки наличников размеров в челюстях рамы устанавливаются буксовые клинья, которые располагаются так, чтобы нижний конец клина находился на вы соте 10 мм от буксовой связи и чтобы затем при необходимости все-же было возможно несколько опустить клин вниз. Затем аккуратно измеряют размеры а. <> и в буксовых челюстей (черт. 363» и этими размерами пользуются для разметки рабочих поверхностей наличников. Разметка на личников производится на строго проверенной чугунной разметочной плите, на которую кладется букса. Для того, чтобы установке не мешали выдающиеся из буксы части под нее, в случае надобности, подкладываются небольшие
|угунные бруски одинаковой толщины со строго выверенными плоскостями.
Предварительно на вставленной в нижнюю часть буксы деревянной пластинке находят средину между внутренними гранями буксы и из найденной точки л делают на торцах обоих наличников засечки /е радиусом, равным половине расстояния а (черт. 363) между лицом и клином соответствующей части.
Затем буксу устанавливают на плите так, чтобы плоскость ее, приходящаяся снаружи рамы, т.-е. обращенная к ступице колеса, располагалась перпендикулярно к плите и проверяют установку по угольнику (черт. 366).
Установив правильно буксы, проводят при помощи рейсмуса на всех 4 торцевых концах наличников линии ж и ж1 которые-бы касались дуг е и е, Полученные линии на-керниваются кернами. Очевидно, что расстояние между линиями ж и ж —будет равно расстоянию а между лицом и клином челюсти.
Затем опрокидывают буксы на плиту гой стороной, которая перед этим была установлена вертикально по угольнику и устанавливают буксы так, чтобы эта сторона стала горизонтальной (черт. 367) Установку проверяют по угольнику так, чтобы нанесенные рейсмусом линии ж и д/с’ распо-гались при этом вертикально.
Установив буксу таким образом, деляг ширину буксы или расстояние между внутренними краями ее бортов пополам и отмечают полученную точку керном И (черт. 367г Из этой точки II делают засечки КН и Ki /о радиусом, равным половине ширины лица и затем помощью рейсмуса проводят линии ././ и ./i /1, касательные к рискам /«Я и /н /о. 1инпи /./ и Ji /i проводят затем ио всему борту каждого
наличника, т.-е. со всех сторон буксы и полученные риски помечают кернами.
Черт. 367
Разметив таким образом наличники, их передают на строгальный станок.
Но если при проверке буксовых челюстей было замечено, что два противоположных лица не находятся в плоскости перпендикулярной к оси цилиндра и была допущена некоторая передача и, если, например, лицо левой стороны ушло назад на полтора миллиметра, то при разметке наличников толщину наличника левой буксы, обращенного к челюсти делают на полтора миллиметра толще, а толщину клинового наличника на 112 мм. тоньше. При наличии более значительной передачи иногда оказывается удобным изменить толщину наличников обоих букс или уничтожить при разметке наличников только часть передачи, а остальную часть принять во внимание при разметке буксовых подшипников.
Однако, при этом всегда надо помнить, что центр ведущей оси должен совершенно точно находиться на своем месте и это обстоятельство нельзя упускать из виду при изменении толщины наличников.
Точно также, если при проверке рамы расстояние от лиц какой-либо челюсти до нитки определилось, например, большим, чем у других лиц или вышло значительно больше нормального, то, для исправления этой неправильности и уравнения расстояния буксы от оси цилиндра, наружные бор гы наличников, т.-е. обращенные к колесу, возможно сделать толще на требуемую величину, а внутренние борты сделать на ту же величину тоньше.
Разметка осевых подшипников для расточки. Когда бук совые наличники простроганы и залитые бабитом подшипни ки пригнаны в их буксы, а равно пригнаны и поставлены на место подбуксовые смазочные коробки, приступают к ра метке осевых подшипников для расточки Для этого в каж дую буксу между подшипником и буксовой смазочной коробкой забивают деревянные бруски, на которых приблп и:
гельно в центре предполагаемой оси укрепляют цинковые или свинцовые пластинки. Намазан мелом наружные борты подшипников и наружную сторону самих букс, буксы вставляют в челюсти и, установив их гак, чтобы верхние кромки всех букс отстояли на одинаковом расстоянии от верхних граней буксовых вырезов в раме, их туго заклинивают на месте буксовыми клиньями.
Установивши буксы таким образом, на свинцовой пластинке одной из букс ведущей оси, именно той буксы, положение лица которой при проверке рамы было найдено более правильным, проводят вертикальную риску 66 (черт. 368) так, чтобы опа совершенно точно приходилась под кер-
Чсрт. 3<>S.
нами, определяющими на раме положение ведущей оси. Затем из точки подшипника я1, лежащей на пересечении продолжения линии 66 с линией определяющей положение в буксе верхней наружной грани подшипника, делают на той-же свинцовой пластинке засечку ав, радиусом, равным половине диаметра шейки ведущей оси плюс нормальная толщина подшипника. Пересечение линии 66 и се и даст точку о, определяющую собой центр подшипника этой челюсти. Эту точку и помечаю г осторожно керном.
Взяв далее две длинных линейки, пропускают одну из них па я обоими буксами ведущего ска га, а другую снизу
Черт. 369
под буксами и прижимают линейки плотно к неклиновым лицам чел ости. Приложив к ребрам этих двух линеек третью маленькую линейку, проводят сначала на одной уже размеченной, например, правой, а затем и на д ,угой, например, левой буксе линии п, определяющие сооою положение нс клиновою лица челюсти.
Далее, при помощи угольника, проводят на раз меченной ранее правой буксе, через определившийся центр оси о горизонтальную линию .и и помечают керном с точку пересечения линий и и гг, тогда линия ое определит собой расстояние от лица челюсти до центра оси. Взяв это расстояние в циркуль, переносят его на буксу противоположной стороны (черт. 3G9) и установив одну ножку циркуля на линии в’ «1 в точке ж, расположенной по угольнику на уровне линии аа, делают засечку зллк Если
при проверке рамы у челюстей ведущего ската не было обнаружено никакой передачи, то точка з пересечения засечки и линии аа и будет определять собой средину подшипника. Если-же при проверке рамы была допущена передача в ту или иную сторону, то средина подшипника не будет совпадать с точкой з, а должна отстоять от нее в ту или другую сторону на величину передачи. Так, например, если при проверке рамы было допущено, что лицо лезой челюсти ушло вперед на 2 мм. и эта неправильность нс была устранена при разметке наличников, то для того, чтобы ведущая ось осталась перпендикулярной к рамс, надо средину подшипника отнести от точки з на 2 мм назад, например, в точку я.
Из точки и радиусом, равным половине диаметра левой шейки оси-|-нормальная толщина подшипников, делают засечку кк и проводят при помощи угольника горизонтальную линию да, касательную к кк. Пересечение линии дл с ли нией гт помечают керном .w и из точки .и проводят засеч ку нн радиусом иж, равным ос-|—2 мм (передача).
Пересечение линии на и кк определит собии точ ку in, представляющую собой центр левою подшипник.> левой оси.
Разметив центры буксы ведущей оси, переходят к раз метке центров других спа репных осей. Для этого сначала ил точек пересечения линии а.ла (черт. 370), определяющих со-
бой положение верхних граней иной, делящей ширину их букс цовых пластинках засечки л-ал:< подшипника-}-половина диаметра соответствующей шейки. Затем берут с поп шроли/он п.'.н-ш1л при помощи шгыкмасса совершенно точно размер, соответствующий расстоянию между ведуще й осью и соседней и, поставив одну ножку штык-масса в найденный центр ведущей оси, делают засечку -га на свинцовой пластинке соседней оси; пересечение этой тасечки с имеющейся ранее засечкой к3к9 определит центр подшипника этой соседней оси. Перенося штыкмасс на другую сторону рамы, точно также находя! центр подшипника другой буксы той же оси.
подшипников этих осей,ели пополам, проводят на свин-радиусом, равным толщине
Черт. 370
Далее берут штыкмассэм с контрольной плиты расстояние между центрами следующих осей и поступают таким-же образом.
Разметив центры подшипников всех букс, из -центра каждой буксы проводят по торцам подшипников окружности радиусами равными ’/» диаметра соответствующей шейки оси Эти окружности помечаются кернами о и являются разметкой для расточки подшипников; кроме того. из найденных
центров подшипников на самом теле каждой буксы прово-
водят произвольным радиусоми еще контрольную риску в виде окружности рр, которая также помечается несколькими кернами р (не менее 4-х) и служит для установки буксы на
токарном станке и для проверки правильности расточки
по цпи пни г ов.
Произведя указанную разметку, удостоверяются еще в том останется ли после сборки подшипника на оси нужный ьчзор между подбуксовой коробкой и шейкой. Цля соблюдения этого условия нужно, чтобы расстояние от найденного центра подшипника до верхней грани подбуксовой коробки было не меньше ’/э диаметра шейки-|-4 или 5 мм.
Определение напусков буксовых подшипников. Найдя центры буксовых подшипников и р гшетив окружности для расточки приступ, нот к определению размеров напусков бук
совых подшипников в соответствии с расстоянием от каждого лица до оси цилиндра и длиной осевых шеек соответствующих скатов.
Для правильности работы паровоза, именно для того, чтобы все спаренные колеса катились по рельсам окружностями одного и того же диаметра, а вес паровоза распределялся и 1 колесах правой и левой стороны одинаково, необхо-гимо, чтобы кромки бандажей всех спаренных скатов находились в одной плоскости и отстояли па одинаковых расстояния^ от плоскости, проходящей через продольную ось парово ^а.
В том случае, ьсли рама паровоза совершенно верна и все буксовые лица отстоят от осей цилиндра па одинаковом расстоянии, а шейки всех осей имеют одинаковую длину, то решение указанной задачи является очень простым и 1ля этого достаточно сделать напуски всех подшипников одинаковыми. Однако, на самом депе рама не всегда выходит из проверки совершенно точной и в расположении лиц челюстей иногда допускаются известные отступления и погрешности, а шейки осей при обточке их приобретают различную длину.
Все »ти отступления и необходимо принять во внимание при разметке напусков подшипников и, устранив их влияние путем разной величины Запусков, добиться того, чтобы положение спаренных колес удовлетворяло выше постав генным условиям.
Наиболее простой, наглядный и достаточно точный способ определения напусков состоит « on.pt имении еешчцпы на нуагаа по рейиач, снятым с рамы после ее окончательной проверки.
Для этой цели, кроме реек Г/’ (черт. 364), снятых с рамы паровоза, снимают еще рейки ГС (черт. 371) с каждого из ска-
Чарт. 371.
।ов спаренных осей. Для этого по длине оси, между ступи нами колеса забивают рейки ГС толщиною около 40 мм, 1лина которых совершенно точно соответствует расстояниям между ступнпзми колес. На этой рейке (V при помощи уголь ника, наносятся линки л/.* и жг, соответствующие заплечикам осевых шеек (галтелям), а затем, прикладывая особую фасонную линейку вида, изображенного па чертеже 372. ее концами ту и >jkv к задне й поверхности бандажей проводят по ребру линейки у// ч_ на рейке ГС линии .«» и ////, которые очевидно будут отстоять от внутренних кромок бандажей на равном расстоянии.
Расстояние между линиями лм/ и //// делят пополам и наносят линию оП Расстояние этой пинии <>о от обоих внутренних кромок бандажей очевидно будет одинаково и в то же время линия mt должна совпадать с предоть-ной осью п1ровоза.
После этого берут рейку-РР черт. (364) и при помощи карандаша и угольника наносят на ее линии ип на средине расстояния
/й<й соответствующими осями цилиндров (черт. 373). Линия ип рейки РР так же, как и линия оо рейки (• будет соответствовать продольной оси паровоза. Затем делят пополам расстояние /*41 и на рейке РР, которые изображают собой ширину буксовых лиц челюстей, и наносят линии *// •-*• ко-
Черт. 172
всех четырех сторонах между линиями //р/i и
торне будут соответствовать средине буксовых лиц: от лицин w откладывают в обо стороны величины жл и лгк, равные ширины буксы и проводят липни и ww, которые будут соответствовать наружной и внутренней поверхностям букс.
В том случае, если боковые борты наличников были сделаны н одинаковыми, учитывают эго обстоятельство и берут рлсстояпия .//<./ и псп неодинаковыми, а принимав)" во niiHM.iiitu опушенную рл шину в бортах наличников.
Если буксы имеют рабочие поверхности в месте прилегания подшипников, то расстояние жз должно быть равно не ширине буксы, а расстоянию между этими поверхностями
Нанеся на рейках РР и СС все вышеуказанные риски и линии, прикладывают последовательно рейки СС к соответ сгвующим сторонам рейки РР (черт. 373), т. е. рейку CiC'i, снятую с первого ската, прикладывают к той стороне рейки РР, которая соответствует челюсти первого ската; рейку ( ,С\, со второго ската прикладывают к стороне рейки РР соответствующей челюсти второго ската и так далее.
Прикладывая рейки друг к другу, их приводят в такое положение, чтобы линия оо рейки СС и линии пп рейки РР совершенно точно совпали между собой. При таком положении реек при помощи карандаша и угольника переносят линии кк и л* на рейку РР и проводят линии тт, соответствующие концам рейки СС и определяющие собой положение ступиц. Очевидно, тогда заштрихованные на чертеже 373 рассто яния ms, изобразят собой величину наружных напусков подтип ников, а расстояния м/. и пл—величину внутренних напусков.
Определив указан ным образом величины напусков подшипников всех осей, измеряют их величину и. выписав полученные размеры в табличку, передают то карю для руководства при расточке подшип-
ников. Табличка для токаря имеет вид примерно указанный на чертеже 374.
Проверка правильности расточки подшипников, их пришабривание и окончательная сборка. Когда подшипники расточены на токарном станке, правильность расточки их не обходимо проверить. Для этого вновь забивают между под шиппиком и подбуксовой коробкой деревянные бруски и, пользуясь кернами р контрольной риски (черт. 368—370), пахо дят и наносят на свинцовой пластинке бруска положение цен тра подшипника. Взяв затем нутромером точную величину половины диаметра осевой шейки каждого подшипника, ставят одну ножку нутромера в найденный центр и наблюдают-касается ли другая ножка по всей окружности поверхности расточенного подшипника.
cmof
24
Тр а В ал cmoi
27
26
ib'/г Гекат 24-3*Скхип 23 —
25 Vcxam 2 У
Черт. 374.
&
Проверив расточку подшипников, их передают для просверливания смазочных отверстий и шарошки смазочного канала и, разделав канавки для смазки и забивши смазочные грубки, приступают к пришабривалию подшипников Для этого подшипники вместе с буксой прикидывают на шейку оси, предварительно смазанную краской. Если при этом краска пристает к подшипнику неровно, то замеченные неровности спиливаются пилой, а затем постепенно снимаются шабером пока при опускании подшипника на шейку краска не будет располагаться самым тонким слоем по всей поверхности подшипника.
Нижние кромки подшипника кк (черт. 324), располагающиеся вдоль шейки, во избежание срезания ими смазки с шейки оси, по всей своей длине несколько скашиваются, чем образуются, так называемые, холодильники. Холодильники необходимо делать возможно меньшего размера. Наблюдающееся у монтеров стремление к устройству холодильников шириной до 25 мм. и даже больше вредно, т. к. влечет за собой уменьшение рабочей поверхности подшипника, отчего увеличивается возможность его грения и вызывается более быстрая разработка подшипника в месте его соприкосновения с осью.
При окончательной пригонке и пришабровке подшипников между напусками подшипников и галтелями осевых шеек оставляется некоторый зазор или „разбег", величина которого колеблется в довольно широких размерах. Назначение разбегов было указано в главе о конструкции экипажной части.
При пригонке подшипников, во избежание их неравномерного срабатывания, необходимо иметь в виду, чтобы разбеги обоих подшипников каждой оси были одинаковы между собой и потому, кроме правильности расточки и пригонки рабочей поверхности подшипника, необходимо наблюдать и за правильностью пригонки б зргов обоих подшипников в каждой оси. Для этого делят пополам ширину каждого буксового наличника на высоте центра оси и помечают найденные точки а и 6 (черт. 375) кернами. Затем берут в штыкмасс с рейки РР (черт. 373) расстояние между линиями жж, изображающими середины буксовых лиц. Сдвинув оба подшипника на шейках к одной стороне, т.-е. прижав, например, правый подшипник к ступице, а левый к заточке (галтели), на оси ставят одну точку штык» асса в керн </, тогда при правильной обточке бортов подшипников другая ножка штыкмасса должна упасть в керн б. Затем сдвигают оба подшипника на шейках к другой стороне и вновь производят проверку штык-массом. Если при обоих положениях подшипников острия штыкмасса совпадают с кернами а и б, то значит напуски подшипников обточены правильно. В противном случае приходится припиливать напуски подшипников, чтобы добиться их правильности.
При пришабривании подшипников, необходимо также заботится, чтобы не перекосить подшипник, т.-е. чтобы после лрншабривания подшипника, букса не изменила своего положения относительно оси и колеса как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении и чтобы она осталась параллельной задней поверхности бандажей. Если это условие не будет соблюдено, то* при посадке рамы на колеса, когда буксовые .ища рамы заставят буксу принять определенное положение,—подшипник перекосится по отношению к шейке и будет работать лишь одним каким-либо концом, и вследствие уменьшения его рабочей поверхности, будет греться.
Чтобы yoiлиться в правильности положения буксы и в отсутствии перекоса подшипника в каком-либо направлении, поступают следующим образом. К внутренней поверхности буксы, г.-е. к плоскости се, обращенной к середине оси (черт. 375), прикладывают линейку с сначала вертикально, а затем горизонтально и помощью нутромера измеряют рассто яния .<л и .«.и от концов линейки до задней поверхности бандажей. Эти расстояния и при вертикальном и при горизонтальном положении линейки должны быть одинаковы. ГЪ -рекатив колесо па '/» его оборота вновь повторяют ту же проверку и снова убеждаются, что расстояния ./.* и л/, и строго одинаковы и при новом положении колеса.
Пришабривши все подшипники и убедившись в прааиль пости их положения относительно оси тщательно очищают подшипники от оставшихся опилок и намазывают их салом. Смазочные трубки также прочищают от опилок и вставляют в них фитили. В подбуксовио коробку кладут проииыппую
Ь1Л
салом или маслом набивку из чистых концов или специии ной набивочной материи (шарфа), добавляют сверх набивки еще немного сала и, собрав окончательно буксы, подкатываю колеса под раму и опускают раму на колеса.
ГЛАВА ХХ\ II.
Порча и ремонт колес и осей паровозов.
Колеса паровоза, служащие для передвижения его по рельсам, подвергаются при работе паровоза значительным усилиям от ударов на неровностям и неправильностях пути, от буксования паровоза, от напряжения при проходе паровоза по кривым и т. д. Благодаря таким условиям работы паро в юных колес в них легко появляются более или менее серьезные повреждения, что и заставляет особенно внимательно наблюдать за их состоянием.
Порча и ремонт бандажей. Наиболее обычным ремонтом колес паровозов является обточка бандажей. Как было указано при описании устройства паровозных колес, наружная поверхность бандажей для лучшего прохода колес по кривым обыкновенно делается конической. Однако, после некоторого пробега паровоза поверхность бандажа становится неправильной, опа постепенно утрачивает свою коническую форму и делается желобоооразной Такой износ бандажей называется прокатом бан гажен.
Быстрота образования проката бандажей бывает разной и зависит от качества материала бандаж i, от величины нагрузки на оси паровоза, от диаметра колес, от профиля пути и расположения кривых на том участке, где работает паровоз и т. д Так, при колесах малого диаметра с большой на(руз-кой на ось бандажи изнашиваются быстрее, чем у больших колес с небольшой нагрузкой на каждую ось. На тех участках дороги, где имеются значительные под емы и кривые и где часто происходит буксование колес паровоза, прокат бандажей обравуегс» также юраздо быстрее, чем на участях с более легким и ровным профилем пути и т. д.
При образовании проката батажей ход паровоза стано вигея неправильным и менее спокойным и все чисти механизма начинают быстро расстра» в >ться. Поэтому обыкновенно стараются не допускать проката бшщажей более 5 м/м., после чего бандажи колес обтачивают па специальных колесных станках по установленным шаблонам и вновь придают их поверхносги нужную коническую форму. При этом, для возможности правильной работы машины паровоза, бандажи ко-юс t/rej' t нарсн//1 !.г осей юажпы обнлате п>но обтачиеатьсн to < mptuu тинакоаою диачешра и толщина снимаемой стружки
определяется по наибольшему прокату, имеющемуся на одном из колес всего стана.
Иногда при этом бывает, что, вследствие условий работы плохого качества материала какого-либо из бандажей, или вследствие неправильного устройства колесных противовесов, на одном из бандажей или па обоих бандажах одной и той же оси, кроме общего проката, обнаруживается местная выбоина более значительного размера, чем на бандажах остальных спаренных осей. В таких случаях, дабы не портить напрасной обточкой всех бандажей паровозного стана, прибегают к замене негодного бандажа другим бандажем подходящего размера и. пересадив его вместо поврежденного, обтачивают затем до одинакового диаметра бандажи всего колесного стана.
Такие выбоины по большей части образуются на бандажах ведущей оси против пальцев кривошипов. Такое расположение выбоин происходит оттого, что в то время, когда палец кривошипа опускается вниз, то головка дышла, благодаря своей тяжести, под влиянием центробежной силы и под давлением пара, особенно сильно прижимает колесо к рельсу, что и вызывает указанные выбоины. Иногда такие местные выбоины образуются на бандажах, вследствие неумелого или неосторожного торможения паровоза, когда вследствие сильного прихватывания колодками колес, они перестают вращаться и паровоз ползет по рельсам. От такого торможения происходит также и ослабление бандажа на ободе.
Так как образование выбоин влечет за собой преждевременное изнашивание бандажей, а работа колес с выбои нами вызывает неспокойный ход паровоза и быстрое ослабление всех его скреплений, нарушает правильность паро распределения и влечет расстройство всего механизма паровоза, то на правильность и осторожность торможения всегда должно быть направлено все внимание машиниста.
Обточку бандажей и уменьшение их толщины можно производить только до известного предела. Этот предел установлен особыми правилами. Согласно этим правилам толщина бандажей паровозов русских железных AOpoi, считая е> по кручу катания бандажа и за вычетом иметннчося проката и местных выбоин не должна быть меньше: а) для летнего периода—30 мм, б) для зимнего периода—35 мм; для тендер ных колес для летнего периода—28 мм и для зимнего периода—30 мм. При выпуске из капитального ремонта паро возные колеса должны иметь бандажи толщиной не мене» 40 мм, а тендерные колеса не меньше 35 мм.
Вместе с прокатом бандажей наблюдается и износ их гребней или реборд. Причиной неравномерного износа греб ней бандажей всего стана служат, главным образом, елнш
ком крутые кривые пути на закруглениях или слишком боль шая величина жесткой базы паровозов.
Если жесткая база паровоза слишком велики, го более значительный износ гребней замечается у бандажей обоих крайних сцепных колес. Этот недостаток, как уже было указано, устраняется устройством несколько большего разбега у буксовых подшипников этих осей или устройством тележек.
11а некоторых дорогах Англии в настоящее время применяется смазка реборд бандажей, якобы уваличивающая срок их службы до 75"'о.
Иногда наблюдается износ гребня того или другого бандажа только у одного ската. Такой износ бандажа может происходить или вследствие того, что осьэтого ската установлена неправильно, т. е. не перпендикулярно по отношению к раме паровоза и поэтому гребень той стороны, с которой ось сдана несколько назад, при движении паровоза набегает на рельс и быстрее изнашивается, или-же указанный износ может происходить оттого, что вся ось этого ската, будучи перпендикулярной к раме, несколько больше передана на одну сторону рамы паровоза по сравнению с другими осями.
При значительном износе гребней бандажей приходится прибегать к их обточке, даже тогда, когда прокат бандажей и не достиг еще предельного резмера.
Правильные размеры гребня бандажей должны быть следующие: толщина гребня бандажа на расстоянии 18 мм. от края внешней окружности, у вновь обточенного бандажа должна быть не менее 28 мм. Износ гребня бандажа в этом месте , более 6 мм., г. е. толщина гребня бандажа менее 22, мм. не допускается и бандаж колеса с таким гребнем должен подвергаться обточке.
Так как бандажи являются очень ответственной частью машины паровоза, и нарушение прочности их может грозить весьма серьезными последствиями, то за износом и общим состоянием бандажей на паровозах должно быть установлено строгое наблюдение и периодически, обыкновенно каждый месяц, должен производиться осмотр и обмер бандажей и определение их износа.
Обмер бандажей производится особыми приборами— шаблонами, имеющими очень разнообразное устройство. Не останавливаясь на описании устройства этих шаблонов, которое общеизвестно, укажем только, что каждый такой измерительный прибор должен давать возможность определять не только глубину выработки бандажа или его выбоины, но также и имеющуюся толщину бандажа.
Измерение износа гребня бандажей производится при помощи особого крон-циркули а с поперечной пластинкой
.1*1 NAI'iilHlI.
Черт. 376.
б (черт. 376), шарнирно соединенной с одной ножкой кронциркуля и снабженной продольным прорезом, в котором может передвигаться шип в с указателем ?, помещенным на другой ножке. Пластинка б укреплена на расстоянии 18 мм от концов ножек и при надевании крон-циркуля на гребень он входит только до пластинки б и потому дает измерение толщины гребня как раз в том месте, где это требуется установленными правилами.
Кроме проката и выбоин бандажей, являющихся постепенным и как бы нормальным износом их, наблюдаются случаи повреждения бандажей, влекущие иногда смену их. когда они не достигли еще износа до установленного предела Такими повреждениями являются плены в материале банлажей, образование в бандажах продольных трещин и лопание бан-лажеп в поперечном направлении. Пленами называются наблюдающиеся иногда в теле бандажей непроваренные части материала, которые обыкновенно располагаются в виде слоев вдоль поверхности бандажей. Наличие плен в бандаже обыкновенно обнаруживается при обточке бандажа, и если такая плена проникает неглубоко в тело бандажа, то она и удаляется путем снятия несколько большей стружки, чем то требуется по прокату бандажа. При этом до такого-же диаметра приходится обтачивать и бандажи всех спаренных колес. Если-же плена идет в глубину тела бандажа и для удаления ее требуется снимать слишком значительный слой материала, то выгоднее бывает сменить тот бандаж, л котором обнаружена плена, чем портить обточкой остальньь скаты всего паровозного стана.
Иногда незаметная снаружи плена располагается перпендикулярно к поверхности бандажа и. после некоторого пробега, по окружности бандажа (бнаруживается продольная трещина, распаивающая бандаж на 2 части. В таких случаях приходится прибегать к замене бандажа новым, подходящим к диаметру бандажей остальных сцепных колес.
Так как насадка бандажей на колесные центры произ водится в горячем состоянии и при остывании бандаж не сколько садится, охватывая плотно обод колеса, то в теле бандажа развиваются значительные напряжения и чем насад ка бандажа сделана туже, тем сильнее бывают и эти напри жения. Иногда эти напряжения получаются столь значитель ными, что вместе с напряжением в бандажах, развиваю щимся от трения о рельсы, они вызывают появление в бан даже поперечной трещины и лопание бандажа. Возможность лопания бандажей увеличивается во время сильных морозов.
когда тело бандажа еще более сжимаете», от охлаждения и внутренние напряжения в материале бандажа еще более увеличиваются. В таких случаях иногда бандаж сразу и неожиданно разлетается на несколько кусков.
При обнаружении поперечной трещины бандажа во время следования паровоза с поездом по перегону, дальнейшее следование с поездом становится, конечно, опасным и возможно только осторожно добраться до ближайшей станции. где потребовать для поезда другой паровоз. Чтобы получить возможность сделать это, у ската с лопнувшим бан-дажем отпускаются рессоры, ось поврежденного ската поджимается домкратом и между нижней частью буксы и лод-буксовой связью прокладываются деревянные прокладки. С разгруженным таким образом поврежденным станом является возможным тихим ходом доехать до ближайшей станции.
Иногда, наоборот, получается слишком слабая насадка бандажа на ободе колеса, благодаря чему бандаж ослабевает на ободе. При отстукивании такого бандажа ручником не слышится нужного ясного металлического звука, а, наоборот, слышится дребезжащий звук; по внутренней окружности бандажа, вдоль обода выступает смазка, попавшая туда из букс и, наконец, бандаж начинает вращаться на ободе. Если ос лабление бандажа незначительно, а бандаж имеет еще достаточную толщину, то прибегают к перетяжке бандажа. Для этого бандаж снимают с обода, нагревают до темнокрасного каления и затем снова надевают на обод. Способ этот основан на свойстве стали сокращаться от нагревания и последующего охладения ее. Из опытов над бандажами найдено, что при нагревании и охлаждении бандажа его диаметр уменьшается, при чем внешняя окружность уменьшается на меньшую величину, чем внутренняя, и толщина бандажа становится несколько большей. Нагревая бандаж диаметром 300 мм. и толщиною 65 миллиметров четыре раза сряду до темно-красного каления и охлаждения его три раза в воде, а четвертый в воздухе, достигали сокращения внутренней окружности почти на 1°/g, а наружной на 1 Ширина бан-лажа при этом также несколько увеличилась (до 0,02°/ ).
При более значительном ослаблении бандажа на ободе приходится прибегать к постановке между ободом и бан-щжем прокладки из кровельного железа. Прокладки делаются из кровельного или обшивочного железа, а иногда и из более толстого железа (до 3 миллиметров). Число таких прокладок по окружности не должно быть более 4-х, при чем они должны подходить друг к другу в притык без промежутков более 10—12 мм.
Ширина прокладок должна равняться ширине обода КО.'ЦЧ
; Прокладки обязательно должны ставиться в один слой, т. е. постановка прокладки на прокладку не допускается.
Постановка прокладок хотя и является общеупотребительной, но не всегда дает удовлетворительные результаты, так как определить заранее, какую именно толщину следует придать прокладке, бывает крайне затруднительно. В случае же слишком толстой прокладки легко может произойти лопание бандажа, вследствие появления преувеличенных напряжений.
Перетяжку бандажей можно производить и без выкатки колеса из под паровоза. Для этого с колес поврежденного ската снимают дышла и приподнимают домкратами паровоз настолько, чтобы поврежденный скат был на весу. Затем под ослабший бандаж подводят жаровню с древесным углем или нефтяными форсунками и постепенно нагревают бандаж до темно-красного каления. 11осле этого, если надо, подкладывают прокладки и постепенно охлаждают бандаж.
Повреждения, наблюдающиеся в колесных центрах, и их исправления. Так как колесные центры современных паровозов делаются, главным образом, в виде стальных отли вок, то наиболее частыми повреждениями их являются повреждения в виде трещин, появляющихся, вследствие внутренних напряжений в частях обода и спицах. Такие напряжения развиваются в указанных частях как при их отливке, вследствие сравнительно сложной их формы, так и вследствие испытываемых колесом напряжений при работе паровоза, когда вес паровоза, передаваясь через оси на обод колеса, старается сплюснуть колесо и прогнуть его, а давление пара, вращающее ось колеса, подвергает его спицы значительным изгибающим усилиям. В видах безопасности, количество трещин в ступице, спицах и ободе не должно превышать определенного предела и на этот счет также имеется ряд установленных норм, именно: не допускается присутствие трещин в ступице или кривошипах колес, я также присутствие более двух трещин в ободе колеса, между двумя соседними спицами, т. е. в одном секторе или более чем по одной трещине в 2-х смежных секторах обода колеса. Не допускается и более 2-х лопнувших спиц или более одной изломанной спицы.
Износ ступиц колеса. Ступица колеса с внутренней стороны в месте прилегания к ней буксового подшипника испытывает при движении паровоза трение и подвергается от этого заметному износу. При продолжительной работе колесного центра этот износ может достигнуть значительной величины, вследствие чего пригонка подшипников становится затруднительной. Для избежания этого в указанном месте на ступицу ставятся наделки в виде медного или чуянного кольца, состоящего из 2-х тщательно припасованных
половинок, укрепляемых шурупами (см. черт. 330), где коль ца показаны пунктиром. В случае износа такое кольцо легко заменяется новым.
Повреждение и ремонт пальцев кривошипов. Наиболее частым и обычным повреждением пальцев (цапф) крнвоши-пов является неправильный износ рабочей поверхности пальцев кривошипов, особенно заметный у пальцев ведущих ко-лес. Указанное явление происходит оттого, чго давление пара на поршень, передаваемое при помощи ведущего дышла на палец кривошипа, не остается одинаковым во все время движения поршня от одного конца цилиндра до другого, а изменяет свою величину. Кроме того, это усилие передается пальцу под разными углами и еще более изменяется под сложным действием сил инерции. Когда поршень движется в цилиндре, например, от передней его крышки к задней, то при положении кривошипа в передней мертвой точке все давление пара на поршень передается на палец кривошипа При дальнейшем движении поршня вплоть до момента отсечки, давление пара на поршень остается приблизительно оди
наковым, но усилие, передаваемое на палец, постепенно уменьшается, так как часть его воспринимается верхней па раллелыо (см. черт. 254). После момента отсечки это усилие становится все меньше и достигает наименьшей своей величины, когда палец кривошипа будет находиться приблизительно на средине пути между нижним своим положением и задним крайним положением. Когда кривошип пройдет в заднюю мертвую точку, он вновь будет подвергаться усилию полного давления пара на поршень, но уже в обратную сторону.
Вследствие такого действия силы \ /
пара на палец кривошипа, палец выра-батывается неправильно и сечение его принимает овальную форму, как указано заштрихованным на чертеже 377, где пунктирной линией показаны в соответ- z \\
ствующем масштабе давления на па- 7
лец кривошипа при различных его поло- Черт. 377. жениях.
Для придания пальцу кривошипа правильной формы приходится прибегать к обточке его на специальных колесных станках в мастерских или на обычных колесных станках, снабженных дополнительными приспособлениями, или-же при помощи переносных ручных станков.
Ручные станки для обточки пальцев кривошипов встречаются различных конструкций. Обыкновенно такой станок состоит из чугунной станины, которая при помощи хомутов и болтов укрепляется к кривошипу колеса. Пл станине станка укр< пля< гея суппорт с пальцем, несущим внутри цнлипдриче-
скую шестерню, в которой укрепляется два резца.Суппорт вместе с кольцом устанавливается при помощи нажимных болтов, а шестерня при помощи винтовой передачи от рукоятки вращается вместе с резцами вокруг пальца кривошипа и, в то же время, передвигается вдоль его поверхности. Однако, достаточно удачная, легкая и надежная конструкция такого станка еще не выработана и по крайней мере автору неизвестна.
Сравнительно редкие случаи ослабления цапф пальцев кривошипов в их гнездах представляют собой второе из наблюдающихся повреждений пальцев кривошипов. Хотя пальцы кривошипов ведущего ската ставятся на место под давлением гидравлического пресса о г 50—80 тонн, а сцепные от 30 до 50 тонн, тем не менее, под влиянием переменных усилий давления пара, пальцы кривошипов ведущих осей иногда все-таки ослабевают в местах их установки.
Так как изготовление нового пальца взамен ослабевшего и особенно взамен пальца, снабженного контр-криво-шипом, представляет далеко не простую и нс дешевую работу и, во всяком случае, задерживает ремонт колесного стана, то для облегчения исправления в подобном случае рекомендуется следующий способ ремонта пальца, с успехом применявшийся при ремонте паровозов. В части пальца, вставленной в тело колесного центра, просверливается на сверлильном станке отверстие, диаметром около 35 мм. От-верствие сверлится в центре пальца на глубину, доходящую почти до буртика, которым палец упирается в центр. После этого, тот конец пальца, в котором просверлено отверстие, нагревается до ярко красного каления, при чем остальная часть пальца, во избежание обгорания, обмазывается толстым слоем глины. В высверленное отверстие нагретого пальца загоняется под молотом чисто проточенная цилиндрическая холодная оправка, диаметр которой делается на некоторую величину больше диаметра высверленного отверстия. Для выхода из отверстия нагретого воздуха при посадке оправки, по оси последней просверливается небольшое отверстие или же делается паз на ее поверхности. При правильном выпол нении работы получается утолщение хвостовика пальца до 2 мм, после чего хвостовик протачивается и палец снова сажается на свое место в его гнездо.
При установке вновь на место пальца ведущей оси паровозов с кулиссой Джоя и Вальшерта (Гейзингера) необходимо самым строгим образом соблюдать правильность постановки обратных кривошипов и, после окончательной их установки на место, обязательно проверить положение обратного кривошипа, хотя-бы при помощи вышеопнеаншн<» прибора, изображенного па чертеже 311
Кроме ослабления пальцев кривошипов в постановке, иногда наблюдаются и изломы их, происходящие ст недостаточности их размеров или недоброкачественности материала, от неправильной сборки ходовых и движущихся частей паровоза, от ударов колес о рельсы, вследствие выбоин в бандажах, а часто и от небрежного отношения бригады, допускающей грение и заедание пальцев, скопление воды в цилиндрах или сильное буксование паровоза. Излом пальца кривошипа по большей части происходит вблизи заплечика его, в месте выхода пальца из тела кривошипа.
Так как излом пальца, кривошипа почти всегда влечет за собой серьезные повреждения прочих частей паровой машины, то на состояние их и особенно пальцев ведущей оси всегта надо обращать особое внимание, а при ремонте паровозных колес не допускать износа по чиаметру пальцев ведущих колес более 1О°/о от первоначальных их размеров, а для пальцев спаренных колес больше 15°/о.
К повреждению колесных центров надо отнести также ослабление их на оси. Ослабление колесного центра на оси обыкновенно обнаруживается появлением ржавчины по торцу оси около ступицы, а иногда и сдвигом колесного центра со своего места. При наличии указанных признаков, с целью убедиться в существовании ослабления, колесный скат испытывают на гидравлическом прессе давлением не менее того минимального давления, которое принято для насадки колес.
Ослабшую в ступице ось, после снятия с нее колесных центров употребляют для пригонки к другим колесам, а взамен ее ставят новую ось. Укрепление ослабших в ступице осей постановкой их на прокладках из проволоки не дает достаточной надежности и к употреблению не рекомендуется.
При смене осей, колесные центры укрепляются на осях трением, именно насаживаются на оси при помощи гидравлического пресса под давлением от 85 до 120 тонн и даже до 180 тонн. Центры паровозных колес, подвергающиеся скручивающему усилию от действия кривошипа, кроме того, ставятся еще на шпонку. Шпонка предварительно приготовляется по месту таким образом, чтобы она до половины входила свободно в свой паз, а затем уже загоняется до конца гидравлическим прессом, под давлением от 20 до 30 тонн. Постановка шпонки на место ударами кувалды неудобна в том отношении, что она раздается при этом и не всегда доходит до конца,
При насадке колес на ось рекомендуют концы оси покрывать белилами, дабы избежать заедания при насадке и ытя более легкого снимания колеса с оси впоследствии. Произведенными опытами было обнаружено, что новое колесо, насаженное на ось без белил под давлением 90 тонн, возможно было снять с оси спустя несколько дней, только
при давлении в 292 тонны, при чем на оси и в ступице образовались заедины во всю длину глубиною около 5 м/м. и шириною до 30 м/м.
Порча и ремонт паровозных осей. Наиболее частая порча паровозных осей заключается в изнашивании их шеек, отчего последние становятся овальными, срабатываются на конус или теряют свой центр. Часто также повреждение шеек происходит от небрежного отношения паровозной бригады, допускающей нагревание шеек и задирание их рабочей поверхности. Так как правильность шеек осей имеет очень большое значение для правильной работы всего механизма паровоза, то необходимо периодически проверять правильность шеек, пользуясь для этого постановкой колеса на станок для обточки бандажей. Если будет обнаружена неправильность или повреждение осевой шейки, то она исправляется при помощи обточки, с последующей тщательной шлифовкой. Тщательная шлифовка шейки является необходимой во избежание iрения буксовых подшипников, которое, при отсутствии надлежащей шлифовки шейки, наблюдается даже при самой точной пригонке подшипника.
Обточка осевых шеек производится обыкновенно на тех же станках, которые служат и для обточки бандажей, при чем износ шейки и обточка ее допускается лишь до такого диаметра, который был бы не более как на 12% меньше первоначального диаметра шейки.
Гораздо сложнее обстоит дело с обточкой шеек коленчатых осей. Для обточки этих шеек приходится пользоваться дорогими и сложными станками, которые, при небольшом пока числе паровозов с коленчатыми осями на русских железных дорогах, возможно иметь только в больших главных мастерских, ио не в депо. В Америке для указанной цели с успехом применяются небольшие переносные станки, позволяющие производить указанную работу и в депо с достаточной точностью. Станок состоит из станины, укрепляемой при помощи шпилек и нажимных болтов к дискам коленчатой оси. Станину устанавливают так, чтобы центр ее вполне точно совпадал с центром шейки. Внутри станины помещается венец, несущий па себе два резца, расположенных по диаметру венца. Венец по своей окружности снабжен червячной нарезкой, сцепленной с червяком. Червяк приводится во вращение от электромотора или воздушной сверлильной машинки. Резцы получают подачу при помощи звездочек, за которые при каждом обороте венца цепляется па лец. Поперечная подача резца совершается от руки при по мощи маховичка. Такой станок, по отзывам, дает вполне удовлетворительные результаты и при его помощи можно обточить каждую шейку коленчатой оси в течение -г> (> часов.
Если при обточке осевой шейки на ее поверхности будет обнаружена неглубокая плена или раковина, то шейка обтачивается настолько, чтобы после обточки получилась совершенно чистая поверхность. Более глубокие трещины на шейках исследуются вырубанием их крсйцмесселем до полного уничтожения, после чего шейка обтачивается. Если же после вырубания определится, что шейка при обточке выйдет тоньше установленного размера, то такая ось заменяется новой.
Если при осмотре оси в какой либо части ее будет обнаружена поперечная трещина, хотя бы и небольшого размера, или продольная трещина длиной более 25 м/м., а равно 2 или более продольных трещин, хотя бы и небольшой длины, то такая ось может быть признана годной к службе только в том случае, если замеченный недостаток будет устранен вышеуказанным путем.
Изгиб осей обыкновенно получается или при каком либо происшествии с паровозом, сходе с рельс, столкновении или от небрежности при погрузке и выгрузке колес. Если изгиб оси произошел в средней части ее, го для исправления оси нагревают среднюю часть ее, а затем, после нагрева ось ставят на станок и постепенно выпрямляют ее, поджимая среднюю часть домкратом. При более значительном изгибе, приходится ось класть на плиту и выпрямлять ее ударами молота. Незначительный изгио шейки оси около ступицы колеса обыкновенно устраняется обточкой: при более же значительном изгибе оси около подступичной части приходится нагревать ось. После нагрева оси вставляют домкрат между ободами обоих колес и выпрямляют ось таким образом, чтобы расстояние между внутренними краями бандажей по всей окружности колеса стало одинаковым. После этого ось проверяют на станке. В случае исправления оси с нагреванием, последующее охлаждение ее должно производить возможно медленнее, во избежание появления трещин.
Вообще вся работа по исправлению оси нагреванием требует крайней осторожности и осмотрительности и может быть разрешаема только лицам, вполне опытным в этом деле.
Осмотр колесных станов. Так как паровозные колеса и оси являются одной из самых ответственных частей паровоза и повреждение их при следовании с поездом, может вызвать весьма серьезные последствия, то, согласно особым правилам, колесные пары тендерные и паровозные подвергаются следующим освидетельствованиям:
1. Осмотру на станциях и остановочных пунктах.
2. Обыкновенному освидетельствованию перед постановкой паровоза и тендера в поезд.
3. Полному освидетельствованию:
л) при всякой выкатке колесной пары;
б) при периодическом осмотре;
в) при смене центра или шины или кривошипного кулака (пальца);
г) при повреждениях или нарушениях правильности колесной пары, требующих ее выверки или исправления.
Осмотр тендерных и паровозных колесных пар во время остановок поезда производится паровозной бригадой, согласно инструкциям, установленным для паровозных бригад.
Обыкновенное осей юшелы-твованне тендерной и паровозной колесной пары состоит в следующем-
а) колесная пара обстукивается на месте ударами ручника и по чистоте звука определяется крепость насадки шин на ободе;
б) по выступающей ржавчине, или следам сдвига, определяется крепость насадки шип па ободе, а также колес на оси и пальцев в их гнездах;
в) по наружному виду выясняется, не замечается-ли более двух трещин в одном секторе или более чем по одной в смежных секторах обода колеса, а также не замечается-ли трещины в спицах и ступице, а равно спабины в укреплении шин болтами и противовесов заклепками,
Колесный скат, нс обнаруживший ни одного из 3 казан ных недостатков, признается годным к службе; колесный скат, обнаруживший один из упомянутых недостатков, подлежит полному освидетельствованию.
Полное освндсп1елъсшвованне тенлерной н.п пароволнон колесной пары состоит в следующем:
Колесная пара выкатывается и очищается о г грязи и затем полвергается обыкновенному освидетельствованию, кроме того ударами ручника обследуется, нет-ли пороков в колесной парс или слабины в насадке колес на оси и кривошипных пальцев в их гнездах, не выступает-ли смазка на местах соединения колеса с осью и пальцев с их гнездами, а также исследуется, не замечается-ли следов сдвига ступицы колеса относительно оси, шины относительно обода и пальцев относительно их гнезд.
После сего:
а) проверяется достаточность размеров шин, осевых шеек, пальцев кривошипов и самых осей; исследуется внешний вид осевых шеек, их галтелей и пальцев кривошипов, измеряются выбоины, плоские места и желобковатости на шинах, осях и пальцах кривошипов;
б) проверяется правильность положения кривошипов и находящихся на колесной паре частей парораспределитель пого механизма;
в) с оси удаляется окраска до восстановления металл! i ческой поверхности и вся видимая часть оси осматривался в лупу, для отыскания трещин и плен па оси.
При отыскании трещин и плен на оси можно пои зоваться. взамен указанного способа, еще следующим: шейка оси и часть оси, прилегающая к ступице, покрываю гея гон ким слоем керосина или солярового масла и насухо ныби рается. Затем на торец оси накладывается щревянпая прокладка и по ней наносятсяудары молотком,весом около Нки ю-грамм (двадцатифунтовым). Если при этом керосин (или масло) выступит в каком-либо месте в виде слезинок или тонкого слоя, то такое место тщательно исследуется при помощи лупы.
г) центры и шины колес могут быть осматриваемы невооруженным глазом; определяется, не произошел- ш сдвш колеса относительно оси, шины относительно обода и пальцев в гнездах, а также нет-ли слабины в насадке центра на оси, шины на ободе, пальцев в гнездах и спиц в ступице, разыскиваются трещины в шине, в ступице в кривошипе, в спицах, а также выясняется, не замечается-ли более и$ух трещин в одном секторе или более, чем по одной, в смежных секторах обода колеса; исследуется исправность соединения шины с ободом и с центром, отмечаются стертые места, выбоины и прокаты шины;
д) пальцы кривошипов в частях, покрытых краскою очищаются до восстановления их металлической поверхности и обнаружения места соприкосновения оснований пальцев с их гнездами, затем, пользуясь лупою, отмечаются трещины и 1двиг пальцев относительно их гнезд.
Колесные пары, нс обнаружившие при полном освидетельствовании ни одного из нижеуказанных недостатков и размеры коих не ниже размеров, установленных существующими правилами, признаются годными к дальнейшей службе.
Колесные пары, размеры коих не ниже размеров, установленных правилами, но у которых обнаружены при полном осмотре нижеуказанные недостатки, признаются годными для дальнейшей службы лишь по устранении сих недостатков путем исправления или ремонта.
I. Недостатки в w,i.r. 1) Поперечные трещины или плены, какой бы то ни было длины, одна продольная трещина или плена, длиною в 25 мм и более, а равно две или более продольные трещины, или плены какой бы то ни было длины.
Примечание-. Такие трещины или плены исследуются вырубанием крейпмесселем до полного исчезновения. Если при этом, судя по оставшимся здоровым частям оси, предвидится, что ось, после обточки, окажется менее установленных наименьших размеров, то таковая исключается из службы, в противоположном случае ось обтачивается до полного исчезнононпя грещип пли плен без резких переходов от о того размера к jipyioMy.
Продольные риски на поверхности осей из сварочного железа, представляющие нспроварки и прошлаковки, свойственные сварочному железу, не должны быть принимаемы за плены.
2) Отбитый или изношенный заплечик.
3) Изогнутость оси.
/>• Не достатки в колесных центрах. 1) Ослабление колес на оси и кривошипных пальцев в гнездах.
2) Трещины в ступице или кривошипах паровозных колесных пар, равно трещины в ступице тендерных колес, более чем две трещины в одном секторе или более чем по одной трещине в смежных секторах обода колеса, бегунка или тендерного колеса.
3) Ослабление в ступице, или лопнувшие спицы в количестве двух и более или одна и более изломанная спица.
4) Поперечные трещины в пальцах кривошипов.
5) Нарушенная прочность соединений противовесов с ко-чесным центром в паровозных колесах.
6) Износ заплечика пальца кривошипа.
В. Недостатки в шинах' I) Поперечные или продольные трещины.
2) Ослабление на ободе.
3) Ослабление заклепок или утеря болтов или заклепок, скрепляющих шину с ободом; неисправность непрерывного скрепления.
4) Раздавленные места.
5) Стертые места на глубину более 1 мм.
6) Местные выбоины более 1 мм.
7) Равномерный прокат шины более, чем на 3 мм.
8) Расстояние между внутренними гранями тендерных и паровозных шин, разнящееся более установленного от нормального расстояния.
Порча и ремонт эксцентриков. Как было указано в своем месте, эксцентрики или эксцентриковые шайбы делаются обыкновенно составными из двух частей, которые после насадки на ось скрепляются при помощи болтов. Болты укрепляются в одной части эксцентрика при помощи чек, или ввертываются одним концом в виде шпильки. На исправность и прочность укрепления эксцентриковых болтов надо всегда обращать особое внимание как при ремонте, таки при работе паровоза.
Для того, чтобы эксцентрик не мог вращаться на оси он укрепляется на месте, кроме болтов еще при помощи шпонки.
Иногда, вследствие неудовлетворительности постановки эксцентриков происходит ослабление их в месте насадки. Ослабление насадки эксцентрика определяется путем отстукивания его ручником. Если при ударе ручником слышен чисто металлический звук, то значит эксцентрик сидит па месте до
статочно прочно, если же слышится глухой дребезжащий звук, то это свидетельствует об ослаблении эксиигтрпка.
Для того, чтобы укрепить ослабший эксцентрик, спиливают немного плоскости соприкосновений обоих половинок эксцентрика и затем растачивают отверстие по диаметру оси в место насадки эксцентрика. Но гак как после спиливанья натяга эксцентрика его форма становится несколько овальной, то для придания ему привильной круглой формы его надо обточить по рабочей поверхности. Для этого в расточенное отверстие эксцентрика, служащие для насадки его па ось, вставляют деревянный брусок с набитой на нем цинковой пластинкой, на которой намечают направление эксцентриситета эксцентрика и центр расточенного отверстия. От этого центра по направлению эксцентриситета эксцентрика откладывают взятую с чертежа величину эксцентриситета эксцентрика и отмечают конец его керном. Полученная точка будет представлять собой центр эксцентриковой шайбы. Из этого центра описывают циркулем круг такого диаметра, который только позволяет размер эксцентрика и, по этой риске производят затем обточку наружной рабочей поверхности эксцентрика.
Надо заметить, что неправильная форма эксцентриковой шайбы получается не только при спиливании натяга эксцентрика, но является и результатом работы эксцентрика, ибо при работе поездных паровозов эксцентрики, как и кривошипы, срабатываются неравномерно, а в виде овала. Поэтому, при ремонте паровоза, особенно капитальном, необходимо обязательно проверять очертание эксцентриков, хотя-бы и не было обнаружено их ослабления на оси. После проверки прочности укрепления и правильности очертания эксцентрика производится проверка правильности насадки эксцентрика на ось, с целью выяснить правильны ли его углы опережения.
Проверку правильности углов опережения производят помощью прибора, изображенного на чертеже 378.
Этот прибор состоит из седалища аа, устанавливаемого горизонта1ьно на ведущей оси паровоза, на которой он и укрепляется помощью скобы ее и болтов дд.
На седалище укреплена стойка с пазами, в которых движется суппорт, могущий перемещатся вверх или вниз при вращении рукоятки.
К верхней части суппорта, под прямым углом к нему и параллельно оси, прикреплен горизонтальный стержень о с дугой к, на которой нанесены градусные деления. Деления идут от нуля в одну и другую сторону. К этому же стержню прикреплены два угольника ///, которые могут на нем свободно вращаться. Оба эти угольника расположены в плоскости, перпендикулярной к стержню о.
Для проверки углов опережения поступают таким образом: ось колеса и его кривошип устанавливают в горизонта тьном положении, а прибор осторожно поворачивают на ведущей оси до тех пор. пока он не придет в положение, указанное на чертеже, г. е. в такое положение, чтобы отклонение обоих кон
цов угольников т от нуля было одинаковым, тогда ось прибора о/г будет направлена по эксцентриситету эксцентрика.
Для 1 ого, чтобы определить правильно-ли это направление по отношению к кривошипу, устанавливают кривошип горизонтально ио уровню и, не меняя положения седалища а, помощью вращения рукоятки опускают суппорт со стержнем о и его угольниками до тех пор, пока одна из сторон то угольника не расположится параллельно направлению кривошипа. Го
ризонтальность уголь-
Черт. 378. ника выверяется по-
мощью уровня.
Если при таком положении прибора концы угольника бу {ут показывать на дуге /т одинаковое число градусов, соответствующее требуемому углу опережения, то, следова
тельно, эксцентрики заклинены на оси правильно, в противном случае эксцентрик необходимо соответствующим об
разом переставить.
При отсутствии такого прибора поверку положения
эксцентрика можно произвести путем нанесения па ступице колеса направления кривошипа и откладываньем от net при помощи транспортира нужного угла опережения. При установке стороны этого угла, не совпадающей с направле
нием кривошипа, в горизонтальное положение—эксцентрик
переднею хода должен находиться в вертикальном полола нии. Однако, такая проверка требует очень аккуратной работы и всегда будет менее точной, чем проверка вышеописанным прибором.
Во время работы ь 1ровоза между эксцентриком и его хомутами происходит значительное трение, вследствие чего бронзовые вкладыши хомутов эксцентриков довольно быстро срабатываются и, для устранения разработки, при ремонте паровоза в депо приходится прибегать к наплавлению хомутов твердым бабитом. При капитальном-же ремонте разработавшиеся хомуты должны обязательно заменяться новыми без заливки бабитом и пригоняться, возможно, тщательно.
Часть V
ГЛАВА XXVIII.
Сила тяги паровоза, сопротивление вагонов, паровоза и тендера,^подсчет возможного состава поезда.
переставляет ноги и, другой о землю, при
Черт. 379.
Постараемся теперь выяснить подробно, какая-же зависимость существует между силой давления пара на поршень и вообще мощностью машины паровоза и силой, приводящей паровоз и поезд в движение.
Человек при ходьбе, при помощи силы своих мускулов, упираясь, как рычагом, то одной, то помощи той же силы мускулов перемещает вперед свое тело. Явление, подобное этому, происходит и с колесами паровоза. В самом деле, вообразим, что мы имеем колесо без обода, с одними только спицами, которое наглухо насажено на ось о (черт. 379). Если мы будем вращать ось о в то время, когда спица аб упирается в землю, то эта спица будет действовать, как рычаг, и, вследствие вращения оси о. конец спицы а будет стремиться скользить по земле. Но если трение между концом спицы а и землей будет настолько велико, что спица не будет в состоянии сколь
знуть по земле, то от вращения оси о другой конец спицы б, а с ним и самая ось будет поворачиваться около точки а, как около центра, и вследствие этого будет стремиться переместиться вперед. Такое перемещение будет продолжаться до тех пор, пока следующая спица т не придет в соприкосновение с поверхностью земли и с ней не повторится то же самое и т. д.
Другими словами, при вращении оси о—на концах каждой спицы появляются как-бы 2 силы, которые* стараются
повернуть спицу либо около точки а, либо около точки б Но мы знаем из опыта, что повернуть какую-либо ось, например, ось привода токарного станка, вам бывает легче, когда мы приложим усилие руки к ободу большого шкива и труднее, когда мы приложим усилие руки к ободу меньшего шкива, т.-е. в первом случае мы должны приложить меньшую силу и во втором —большую. Обратно, если мы будем вращать ось привода рукой с одинаковой силой, то остановить это вращение нам будет легче нажатием другой руки на шкив большого диаметра, чем на меньший шкив. Иначе говоря, при вращении оси на ободе большого шкива развивается меньшая сила, а на ободе меньшего шкива большая сила. Точно также и в нашем примере, чем больше будет длина спицы аб, тем меньше будет получаться сила, появляющаяся на ее конце при вращении оси о.
Если упор у точки а будет не: начителеп, то спица начнет поворачиваться около точки о и колесо будет вращаться на месте, если же упор у точки а будет большой, го спица будет вращаться около точки а и центр оси о сам будет передвигаться вперед. Если мы расположим спицы колеса так близко друг к другу, что они сольются между собой, то мы получим целое сплошное колесо, которое будет передвигаться точно такнм-же образом, как колесо, состоящее из отдельных спиц, совершенно так же, как если-бы колесо было зубчатым, а рельс был заменен зубчатой рейкой. То же самое будет, если вместо сплошного колеса мы оставим в нем спицы, но концы их соединим ободом и наденем на обод бандаж.
В механике и доказывается, что при вращении оси и. на которую надето какое-либо колесо, развиваются две равные между собой силы (черт. 380) Тк и То. Одна из этих
Черт. 380.
сил То приложена к точке о и направлена по направлению движения паровоза, а другая сила Тк обра уется в точке соприкосновения колеса с рельсом, т.-е. в точке а, и напра
влена обратно но направлению касательной к окружности колеса. Эта-то сила Тк и является силой, приводящей паровоз в движение. Поэтому она и называется силон тяги паровоза на оболе колеса или касательной cuiaii тяги.
Для того, чтобы не происходило буксования паровоза, упор у конца спицы должен быть больше силы Тк или должен быть равен ей.
Но у колеса паровоза такой упор образуется, вследствие силы сцепления колеса с рельсом, которая, как известно, равна где II—нагрузка на колесо, а к—
коэффициент сцепления =от М до 1 1П. Что применимо к одному колесу, то может быть применимо и к обоим колесам ведущего ската, а равно и ко всем спаренным колесам. Это и дает нам первое условие для определения величины Тк, т.-е. силы тяги паровоза на ободе колеса. Именно, чтобы паровоз не буксовал на месте, необходимо, чтобы сила тяги на ободе колеса Тк (равная То) была или меньше л//, т.-е. меньше силы сцепления колес паровоза с рельсами или чтобы она была равна ей, т.-е., чтобы
Тк=То=к11,
где II—сцепной вес паровоза.
Для того, чтобы уяснить себе зависимость между касательной силой Тк и силой давления пара на поршень, сравним между собой работу этих сил за один оборот колеса, Работа силы пара за один оборот колеса, как известно, будете—Х-Л.Х-3’14 X « X Pi X 2 X 2, где д — диаметр поршня, л—ход поршня, pi—среднее давление пара в цилиндре (см. главу XI).
Часть силы пара, действующей на поршень, затратится на преодоление трения поршневых колец о стенки цилиндра, на преодоление трения поршневых скалок в сальниках, трения крейцкопфа и т. д. На преодоление этих вредных сопротивлений израсходуется от 8 до 15°/0 этой силы. Остальная большая часть ее, т.-е. от 85 до 92 Чо силы пара, пойдет на вращение цапфы кривошипа.
Работа-же развивающейся на ободе силы сцепления Тк за один оборот колеса будет равна произведению из силы Тк на тот путь, который опишет за время оборота колеса точка ее приложения а. Но этот путь, очевидно, буд?тр< вен окружности колеса, т.-е. /7x3,14 и поэтому работа силы
Тк за один оборот колеса будет равна 7Wx4x3,14, где I—диаметр колеса паровоза.
Так как сила Тк появляется под влиянием действия части силы пара на поршень и обе они имеют результатом вращение колеса, то, очевидно, работа силы Тк и будет равна работе силы пара в цилиндре, за исключением ра
боты, затраченной на внутреннее трение, следовательно: ГЛХДХЗ,|4=(О,85-О,92)Х|ХДХЗ,14Х^ХР1.
Разделив обе части этого равенства на 7X3,1 I, нолу-4им величину силы тяги на ободе колеса, т.-е.
(0,85—0,92) X д X 4 X л
1!^—---------— ----------- XPl
Приведенное выражение и представляет собой ф >рмулу для выражения кисчшсльпои силы тти Тку т.-е. силы тяги на ободе колеса ведущей оси паровоза.
Если из полученной по этой формуле величины силы тяги отнять ту силу, которая требуется на передвижение самого паровоза и его тендера как экипажа, то полученная величина будет определять собой силу тяги на крюке тендера, т. е. ту силу, которую мы можем приложить к поезду и преодолеть ею сопротивление движению его вагонов.
Если-же в выражении Тк
Х/<, х (0,85—0,92),
вместо множителя, 0,85 или 0,92 поставим 1, то, очевидно, мы получим выражение для величины полной силы ними п провоза по ею цилиндрам без вычета силы, затрачиваемой на преодоление трения в частях машины.
Таким образом, величина цилиндровой силы тяги Ти будет
Г«=
Если бы мы, пользуясь полученной величиной силы тяги по цилиндрам, т.-е. величиной Ти, захотели определить ту силу, которую мы можем приложить к поезду для преодоления сопротивления движению его вагонов, т.-е., если бы мы захотели определить сиду тяги на крюке тендера, то от полученной величины цилиндров )й силы тяги Ти мы должны отнять ту силу, которая необходима для преодоления сопротивления передвижению паровоза, как экипажа и как машины.
Когда мы, таким образом, умеем определить силу тяги паровоза, то для того, чтобы определить, сколько же именно вагонов может вести данный паровоз на данном участке пути, нам надо узнать величину сопротивления вагонов и самого паровоза.
Для этого рассм ггрим последовательно те сопротивления, которые встречаются при передвижении паровоза и вагона как на ровном гори онтальном пути, так и при движении по кривой.
Сопротивление поезда передвижению его галыюму пути. Каждый вагон поезда, даже
и на нод'еме
по горизон-и на совер-
шенно горизонтальном и прямом пути, требует некоторого усилия для своего передвижения, или, как говорят, оказывает передни жению некоторое сопротивление. Это шиит сопротивление оатна его перекатыванию слагается из следующих отдельных сопротивлений:
1) 14з трения осевых шеек в их подшипниках (ei).
2) Из трения колес о рельсы (а).
3) Из сопротивления воздуха (вз).
4) Из толчков (потери живой силы) на стыках и неровностях (ci)
и 5) Из трения реборд колес о рельсы, вследствж виляния вагона («.-,).
1) Трение на осевых шейках (ci) зависит от величины давления, приходящегося на каждую квадратную единиц) поверхности подшипника, от соотношения диаметра шейки и диаметра колеса вагона, а также отчасти и от скорости движения вагона. Кроме того, величина этого трения зависит от состояния трущихся поверхностей подшипника и шейки, качества смазки и температуры наружного воздуха. Чем ниже температура наружного воздуха—тем больше трения на шейке вагона.
2) Трение колес о рельсы (вз) иропорционал! но нагрузке на ось и обратно пропорционально диаметру колеса, т.-е. оно бывает больше, чем больше нагрузка вагона и чем меньше диаметр колес. Величина этого трения совершенно не зависит ог скорости передвижения вагона и зависит лишт от состояния бандажей и поверхности рельс.
3) Сопр ггивлепие воздуха («.;), по произведенным раз личным исследованиям и опытам,окгзалось пропорциональным поперечной площади кузова вагона. Кроме того, это сопротивление увеличивается с увеличением скорости движения вагона, именно оно пропорционально квадрату скорости. Ог веса вагона это трение совершенно не зависит.
При одном и том-же весе поезда. чем больше будетва гонов в этом поезде, т.-е. чем больше осей—тем больше будет сопротивление воздуха.
4) Сопротивление от толчков и ударов ни стыках («/I пропорционально нагрузке вагонов и квадрату скорости его хода.
Г) Сопротивление от извилистости хода вагона (/^происходит от добавочного трения реборд колес о рельсы. Эго сопротивление уменьшается с увеличением нагрузки вагона так как тогда вагон начинает идти спокойнее и извили стость его хода уменьшается.
Вопросом об определении полного сопротивления одного вагона или состава из нескольких вагонов, при следовании его по прямому горизонтальному пути, занималось много исследователей, которыми и были предложены для этого
различные более или менее сложные формулы. Однако, обстоятельства движения вагонов вообще настолько сложны, изменчивы и разнообразны, что выразить сопротивление вагона какой-либо совершенно точной формулой нет никакой возможности. Поэтому, отсылая интересующихся более детальным изучением этого вопроса к другим сочинениям, посвященным исключительно этому вопросу, мы ограничимся здесь приведением лишь нескольких наиболее простых ф ip-мул. которые, по словам проф. Ломоносова, дают для практических целей достаточную тонн )сть. *) Предлагаемая проф. Помоносовым формула для определения сопротивления от каждых 1006 килограммов веса груженого вагона на прямом горизонтальном пути такова:
« (груж.)^-М-Ь jg.
г те <5—скорость движения поезда в километрах.
Эта формула с достаточной точностью применима к опре-телению сопротивления состава поезда, состоящего целиком из груженых вагонов. Если-же поезд будет состоять только из порожних вагонов, то при том же весе поезда, число их будет больше, отчего больше будет и сопротивление от влияния окружающего вагоны воздуха. В этом случае для определения сопротивления вагонов следует применять формулу:
в (порож.)=1,44-р
Обе эти формулы, однако, с успехом объединяются одной общей формулой:
в (смешанн.) —1,4 4 (0,04^-) £>
где «—средний вес вагона вместе с грузом, выраженный в гонках, который обыкновенно бывает известен по статистическим данным дороги, и 7?—скорость хода поезда в километрах.
Эга именно формула и рекомендуется для расчетов сопротивления вагонов при нормальных условиях и смешанном составе поезда из груженых и порожних вагонов.
Во время сильного встречного ветра сопротивление поезда, конечно, значительно увеличивается. При условии наличия сильных ветров осеннего периода Юга России, проф. Ломоносов указывает на возможность пользоваться для определения сопротивления поезда формулой в=1,4—|— у
Надо при этом заметить, что особенно сильно затрудняет движение встречно-боковой ветер. Происходит это потому что при встречном (лобовом) ветре его сощ огивление при
’) Проф. 10. В. Ломоносов. Определение составов товарных поездов 1<> весу
ходится преодолевать лишь паровозу, при встречно-боковом же ветре, последний действует на лобовые стенки каждого вагона н, кроме того, при этом увеличивается внутреннее трение воздуха, т-е. трение частиц воздуха, увлекаемого вместе с поездом, о частицы воздуха, остающиеся в покое Дело в том. что при движении поезда вместе с ним движется и слой воздуха шириной до 2-х метров, при чем скорост! деижения частиц воздуха тем больше, чем ближе они к стенке вагона, от трения частиц воздуха друг о друга и развивается некоторое сопротивление движению поезда. При встречнобоковом ветре предполагают *), что нажатие частиц воздуха друг на друга увеличивается, а вместе с этим увеличивается и сопротивление поезда.
Сопротивление от под‘ема. Когда вагон при своем движении входит на под'ем и начинает двигаться вверх по подъему, то сила веса вагона в (черт. 381) разлагается на 2 силы: одну силу р—перпендикулярную к пути, которая передается на подшипники вагона, и другую силу Сп—параллельную пути. Вторая сила, т.-е. Сп, стремится сдвинуть вагон обратно вниз и увеличивает собой сопротивление вагона движению вперед. Многочисленными опытами было выяснено, что число тысячных долей под‘ема определяет собой и вели чипу сопротивления вагона от под‘ема в килограммах на 1 тонну
веса вагона. Так. сопротивление от под'ема для вагона весом 25 тонн, на под‘еме в 4 тысячных (0 004) будет равно 1X25=100 клгр.; на под‘еме в 10 тысячных будет равно 10x25=250 клгр. и т. д.
Сопротивление от кривой. Помимо сопротивления передвижению вагона при входе его на под’ем, сопротивление вагона увеличивается также и при входе вагона па кривую Это сопротивление появляется от 3-х причин:
1) От неравенства путей, проходимых бандажами пра вого и левого колеса
2) От параллельности осей обыкновенных товарных на гонов между собой и
3) От влияния центробежной силы.
Черт. 381.
*) Проф. Фармлковский
Предположим, что какой-либо скат движ< гея но криний среднего радиуса Ов (черт. 382). Так как ось ко шел <и гаек я все время направленной по ргдиусу кривой, ю при игрека гывайии ската из положения бх в полола ниг аз б внешнее колесо пройдет путь <п «», а внутреннее колесо путь б б, так как т аз—больше бх б.>, а колеса, вложенные н.« оси наглухо и вращаются оба с одинаковой скоростью, то наружное колесо, чтобы не отстать от внутр» иного, должно будет нескочько скользить в сторону направления движу щего ската, а внутреннее колесо будет, наоборот, стремиться скользить в обратную сторону. Для уменьшения скольжения* как известно, поверхности бандажей обтачиваются на конус и наружное колесо катится большим диаметром, а
4i-|ii. •''J.
внутреннее меньшим. Однако, конусность бандажей сохра няется лишь первое время после обточки, а затем бандаж быстро принимает цилиндрическую форму. Как из сказанного, так и из рассмотрения чертежа 382 понятно, что, чем меньше будет Ое, т.-е. радиус кривой, и чем больше будет расстояние между рельсами i тем больше будет и сопротивление от скольжения колес на кривой.
Кроме того, при следовании по кривой, вагон в силу инерции старается итги по прямому напр влению, но головками рельс отклоняется в сторону—и в то время, когда передний скат аб (черт. 383) набегает своим наружным колесом на наружный рельс, задний скат де набегает своим внутренним колесом на внутренний рельс. От этого между бандажами и головками рельс возникает добавочное трение, величина которого будет гем больше, чем больше будет расстояние между обоими осями и чем меньше будет радиус кривой.
Помимо всею этого, при следовании вагона по кривой развивается центробежная сила, которая сообщает вагону стремление выскочить из кривой по направлению ее радиуса, но так как гребень внешнего колеса вагона при этом прижимается к рельсу и удерживается им, то вагон получает
1 о
Черт. 3S3.
стремление опрокинуться. Для того, чтобы удержать вагоны от опрокидывания наружный рельс на кривых всегда несколько приподнимается против внутреннего рельса с таким расчетом, чтобы равнодействующая р, центребежной силы и (черт. 384) и веса вагона В была бы перпендикулярна к пря мой I В, проходящей через обе головки рельс.
Черт. 3SL
Опытами было установлено, что развивающаяся на кривой центробежная сила пропорциональна весу вагона и квад рату его скорости и обратно пропорциональна величине радиуса кривой. Поэтому, при постройке дороги кривых малою радиуса, всячески избегают и стараются не де чать ихрадиу
сом меньше 600 метров, насколько это позволяют условия трассы линии.
Из изложенного видно, что сопротивление вагона при следовании по кривой зависит от нескольких обстоятельств. Выразить влияние всех этих обстоятельств какой-либо формулой было-бы очень сложно и для практики неудобно. Поэтому сопротив юние в .гона от кривой обыкновенно высчитывают по упрощенной эмпирической формуле, считая, что сопротивление от кривой на каждую тонну веса вагона составляет, для кривых радиусом 300 метров и более, величину оклг, где Р—радиус кривой в метрах. Для кривых радиусом меньше 300 метроз эта величина будетклг.
Таким образом, например, сопротивление от каждой тонны веса вагона на кривой радиусом 560 метров будет равно Я~56О-6О“1’3 клг-’ а от всего веса вагона, равного, например, 25 тоннам, сопротивление от кривой будет равно 1.3x25=32,5 клг.
На кривой радиусом меньше 300 метров, например, 230 метров, сопротивление будет больше и будет равно на каждую тонну веса вагона я, = о^^^-=2.5 клг, а на весь вагон весом 25 тонн будет равно 2.5x25=62,5 клгр.
Полное сопротивление вагона. Таким образом, полное сопротивление от каждых 1000 весовых единиц веса вагона при следовании по такому нуги, на котором имеется под'ем и кривая составляется из трех частей: из сопротивления при следовании по горизонтальному пути в -|- сопротивления от под'ема сп -J- сопротивление кривой ск — , что можно выразить такой формулой: СВ=в • спгде СВ—полное сопротивление, приходящееся на каждые 1000 килограмм веса вагона. Что применимо по отношению к одному вагону, то же применимо и к сумме вагонов, т.-е. к целому поезду.
Сопротивление паровоза и тендера. Паровоз представляет сопротивление движению большее, чем вагон и несколько вагонов такого-же общего веса, как паровоз. Происходит эго потому, чго при движении паровоза и тендера, кроме всех сопротивлений, имеющихся у вагонов, возникают еще добавочные сопротивления, появляющиеся от трения частей движущихся механизмов паровоза, т.-е. от трения поршневых колец о поверхность цилиндра, от трения золотников о их лица, от трения поршневых и золотниковых скалок в их сальниках, от трений крейцкопфов о параллели, от трения в цапфах подшипников и в шарнирных соединениях движущего и кудиссного механизма и т. д. Если паровоз идет под паром, то сопротивление его будет больше, <*СД1И же паровоз идет без пара, го сопригивmine ого будет
несколько меньше, так как в этом случае, трение золог ников и трение на цапфах подшипников будет меньше, и наличники крейцкопфа не прижимаются к параллелям давлением пара.
Особенно значительным из указанных трений является трение поршневых колец о поверхность цилиндра, трение золотников и трение поршневых и золотниковых штоков в их сальниках. Поэтому то на правильность работы поршней паровозов необходимо обращать всегда особое внимание, добиваясь плотной, но не тугой пригонки поршневых колец. Точно также надо наблюдать и за сальниками, чаще заправляя их свежей набивкой, которая предохраняет от пропуска пара без особенно сильного сжат ия ее. Сопротивление паровоза от трения, конечно, значительно уменьшается при своевременной, достаточно обильной и разумной смазке движущихся частей. Чем правильнее будет происходить смазывание трущихся частей паровоза, тем меньше будет их сопротивление, тем меньше потребуется затратить силы на передвижение паровоза, а следовательно, тем меньше будет и расход топлива и воды, а также меньше будет и изнашивание частей паровоза.
Таким образом, полное сопротивление паровоза можно рассматривать состоящим из 2-х частей: из сопротивления паровоза, как экипажа, и сопротивления паровоза, как машины. Первое сопротивление паровоза (как экипажа) однородно с сопротивлением вагона. Второе сопротивление паровоза (как машины) является добавочным и при определении полного сопротивления его надо добивить к сопротивлению паровоза, как экипажа. Выражая изложенное формулой, мы можем написать, что полнее сопротивление паровоза на каждые 1000 единиц его веса будет
СП=в-\-СП-[ С«-|тС.И,
где см—сопротивление паровоза, как машины.
Для определения полного сопротивления паровозов также были произведены многочисленные опыты, которые их авторами были сведены к более или менее сложным формулам. Но благодаря сложности самих обстоятельств движения паровоза, эти формулы дают лишь приблизительный результат, и различные формулы для одного и того же случая дают результаты, значительно разнящиеся дру! от друга. На чертеже 385 нанесены кривые, изображающие собой изменение величины вычислепно! о сопротивления паро воза на каждые 1000 весовых единиц, при различных скоро стях движения паровоза. Эти величины вычислены по формулам различных исследователей и, например, при скорости хода поезда в 20 клм. сопротивление паровоза будет равно по формуле Франка около 2,4, по формуле Барбье- около
4,8, по формуле Санцина—около 7, по формуле Петрова около 7’8, и по формуле Надгля около 9,2 килограмма на каждую тонну веса. По словам проф. Ломоносова, много занимавшегося вопросом об опытном исследовании паровозов, более близки к истине данные, полученные по формулам Надаля и Петрова, что подтверждается и тем, что, например, 8-колесный паровоз резервом не может итти без пара вниз по 6-тысячному уклону, кегда слагающая сила его тяжести параллельная пути по предыдущему должна была бы сообщать ему движущую силу=6 килограммам на 1
Черт ЗН >
тонну. Если паровоз не может итти сам по такому уклону, значит сопротивление паровоза будет более 6 килограммов на 1 тонну. По словам проф. Ломоносова, при опытах с нормальным паровозом на Харьково-Николаевской ж. д. при скорости около 10 килом., сопротивление паровоза получается больше, чем дает формула Надаля, достигая 10 килограммов на 1 тонну.
Расчет возможного состава поезда. Умея, на основа нии вышеизложенного, определить величину цилиндровой силы тяги Ти или величину силы тяги на ободе колеса Tic, зная, что величина силы тяги па ободе Тк не должна превышать силы сцепления колеса паровоза с рельсами, а также умея
определить величину сопротивления движению паровоза, гендера и вагонов, мы можем вычислить и тот вес поезда, который может вести паровоз данного типа при различных условиях пути.
Определение возможного состава поезда для какого либо тягового участка обыкновенно производится по наиболее трудному перемну этого участка и для этого перегона и определяется наибольший состав поезда, который возможно вести данным паровозом при наибольшем его напряжении. Раз паровоз будет в состоянии вести поезд по наиболее трудному перегону, несомненно, он будет в состоянии вести его и па остальных, более легких перегонах.
Как мы уже знаем из предыдущего, мощность паровоза или силы его тяги ограничивается тремя условиями:
Во-первых. Она ограничивается мощностью или производительностью котла, т. к., если паровая машина паровоза будет брать от котла больше пара, чем котел может его приготовить, то пара в конце концов не хватит и паровоз остановится.
Во-вторых. Сила тяги паровоза ограничивается мощностью его паровой машины, т. е. той наибольшей цилиндровой силой тяги Ти, которая получается при полном открытии регулятора и совершенно спущенном рычаге, и,
наконец, в 3-х. Сила тяги паровоза ограничивается силой сцепления паровоза с рельсами, при чем, вэ избежание буксования паровоза, сила тяги на ободе колеса, т. е. Тк, не должна быть больше сцепного веса паровоза, помноженного на коэффициент сцепления.
У большинства паровозов мощность по цилиндрам, или цилиндровая сила тяги, имеется со значительным запасом и потому обыкновенно приходится считаться лишь с ограничением мощности паровоза по котлу и по сцеплению.
Мощность паровоза по котлу находится в прямой зависимости от скорости движения паровоза. Действительно, увеличение скорости движения поезда на одном и том же перегоне достигается изменением степени отсечки. Чем больше будет степень отсечки пара, гем больше пара будет впускаться в цитиндр при каждом движении паровоза и тем быстрее будет дв окение поезда. Но, так как поверхность нагрева котла остается постоянной, то и количество (оставляемою котлом в единицу времени пара также будет оставаться, приблизительно, постоянным, хотя и может несколько измениться в зависимости от форсирования топки. Таким образом, если котел доставляет, например, в каждую секунду 1 куб. метр пара, а поршень в это время делает только 1 ход вперед и назад, го из приготовленного нарово зом количества пара 1/ч метра попадает в один цилиндр и ‘/г метра в другой цилиндр, где и произведет известную
работу. Но, если скорость поезда увеличится и, например, в каждую секунду псршень будет делать не один, а два хода вперед и назад, то. очевидно, что обоим потребно будет пара в 2 раза больше и пара в котле не будет хватать. Таким образом, чем быстрее будут дв :гаться поезд и чем большее количество оборотов будут делать колеса паровоза, тем меньше будет давать котел в цилиндр пара при каж дом ходе поршня. Но, если при увеличении скорости количество пара, впускаемого в цилиндр, будет уменьшаться, то будет уменьшаться и сила давления пара на поршень, а вместе с тем и сила тяги паровоза. Потому, один и тот-же паровоз, следуя с меньшей сксростью, развивает большую силу тяги, а следуя с большей скоростью—развивает меньшую силу тяги. Другими словами, сила тяги паровоза по котлу или копит а я сила пини обратно пропорциональна скорости движения пароеола.
Поэтому, при определении состава поезда, во избежание недостатка пара, приходится заранее зада г ься той предельной скоростью, которая должна поддерживаться паровозом на расчетном под‘еме, при которой производительность котла остается достаточной для того, чтобы паровоз не терял скорости по недостатку пара.
Для паровозов 0—4—0 нормального типа и для паровозов типа 1 4—0 типа Китайско-Восточной дороги такие скорости, по произведенным опытам, определились равными:
СОРТ ТОПЛИВА Теплотворная способность Скорость в час
0-4-0 1—4 0
Дрова ... Плохой уголь . . . Средний уголь . Хороший уголь . . Нефть 6500 6500-7500 7500—8'>00 11000 9 8 9 10 12 10 10 11 12 14
Для паровозов же других серий эту скоростьприходится определять опытным путем.
Вообще, надо заметить, что на всяком паровозе можно возить или более тяжелые составы с малыми скоростями или меньшие составы с большими скоростями. По условиям работы русских дорог является более выгодным возить большие составы с малыми скоростями. 06‘яснястся это гем, что для перевозки определенною количества груза малыми составами, следующими с большой скоросп ю, приходится увельчивать
число поездов и работать более заполненным (насыщенным) графиком, но при малой пропускной способности русских дорог это является не удобным, ибо при большом числе поездов, в конце концов, вместо увеличения коммерческой скорости, получается уменьшение ее. Уменьшение же коммерческой скорости увеличивает время оборота паровоза и требует большего их числа. Кроме того, при этом увеличивается и расход топлива.
Выбрав допустимую по котлу скорость паровоза, мы должны затем определить ту силу тяги на ободе колеса, которая возможна по сцепному весу паровоза. Для этого сцепной вес паровоза, как было сказано, надо умножить на коэффициент сцепления. Для благоприятных условий летнего времени этот коэффициент следует брать для 2-х цилиндровых паровозов компаунд—L6, для паровозов простого действия, а также паровозов тандем и Воклэна от 1/5 до 1.5,7. Умножив на коэффициент сцепления величину сцепного веса паровоза, мы получим величину Ти, т. е. величину топ силы тяги на ободе колеса, при которой не будет происходить буксования паровоза.
Эта сила Тк, по вышеизложенному, будет от 8 до 15°/0 меньшей той цилиндровой или индикаторной силы Ти, которую мы можем определить по размерам цилиндров по формуле:
<ХлХ /
Ти—----------Р
I
Для определения возможного состава поезда мы можем воспользоваться как величиной Тк, определенной по сцепно му весу паровоза, так и величиной Ти, определенной по выше приведенной формуле.
Если для расчета веса поезда мы хотим воспользоваться величиной цилиндровой силы тяги паровоза, т. е. величиной 7'м, то мы должны из полученной величины Ти вычесть то сопротивление, которое представляет собой паровоз с тендером, как экипаж и как машина, и оставшуюся величину разделить на сопротивление, приходящееся на 1000 весовых еди ниц веса вагонов. В результате деления, у нас получится тот вес поезда, который возможно везти данным паровозом.
Если же мы захотим воспользоваться величиной силы тяги на ободе колеса или на ведущей оси, т. е. величиной Тк, то из этой величины Тк необходимо вычесть только сопротивление паровоза и тендера, кг.к экипажа, и остаток силы тяги разделить на сопротивление вагонов. В результате получится тот же возможный вес поезда.
Так как, однако, определение сопротивления движению паровоза на основании вышеприведенных разноречивых фор мул является недостаточно точным, то удобнее для расчетов
пользоваться величиной силы тяги на ободе, т. е. величиной Тк.
При этом определении состава товарного поезда по сцепной силе тяги на ободе, т. е. по величине Тк, можно еще несколько упростить на основании следующих соображений. Так как диаметр колес товарных паровозов лишь немного более диаметра вагонных колес, то для товарного состава и небольших скоростей можно принять, с очень незначительной, ничтожной для результата, ошибкой, что сопротивление на 1000 весовых единиц паровоза, как экипажа, равно такому-же сопротивлению вагонов. Тогда, разделив величину силы тяги на ободе 7W «силы тяги ио сцеплению) на сопротивление вагонов, приходящееся на каждые 1000 весовых единиц, мы получим возможный вес поезда, включая и паровоз с тендером. А вычитая затем из полученной величины вес паровоза и тендера, при наличии па нем г/в запаса воды и топлива, мы можем получить и возможный вес только одних вагонов. В этом случае формула для расчета возможного веса поезда принимает очень простой вид:
Тк
Вп=----//,
Се
где Ви—искомый вес вагонов поезда, 7’л—сила тяги на ободе (иначе говсря сила тяги по сцеплению)=сцепному весу паровоза, умноженному на коэффициент сцепления, Св—полное сопрогитение вагонов на каждую 1000 весовых единиц, которое по предыдущему равно с-}-сл-|-с/г, и, наконец, //—рассчетный вес паровоза и тендера при 2/з запаса воды и топлива.
Для лучшего уяснения изложенного, определим, для примера, какой состав поезда может вести при разных условиях паровоз серии Э. У этого паровоза, как известно, имеется простая машина. Диаметр его цилиндров л 630 мм.- 63 сайт. Ход поршня л—700 мм 0,7 метра Диаметр колес Д— 1320мм. 1,32 метра. Сцепной вес паровоза =80,2 тонны, а рассчетный вес паров >за и тендера (при запаса воды и топлива)— 127 топи. Предположим, чго на труднейшем перегоне имеется под'ем в 0,008 и кривая радиуса 600 метров, и условимся, что наименьшая скорость на под‘еме до тжна быть не меньше 14килом.
На основании этих данных мы можем определить силу сцепления паровоза с рельсами. При нормальных условиях летнего времени для этого надо сцепной вес паровоза—80,2 тонны, или 80_00 килогр.. умножить на коэффициент сцепления, допустимый для этого паровоза, который для серии Э можно взять равным . Тогда сила сцепления будет
80200 =15132 или кругло 15000 килогр. Этой всличи-
ны не должна превосходить 7'л—сила гиги на ободе колеса и мы можем написать, что Тк—сила тяги на ободе колеса = 15000 килогр. Знал Тк, мы можем определить допускаемый вес поезда по формуле:
/>// =,к--------//.
в 4- СП -- СК
Рассчетный вес паровоза и тендера II, как мы приняли, равен 127 тонн, и нам остается только определить знаменатель формулы, т. е. полное сопротизление вагонов. Считая пока, что все вагоны полногрузные, величину «—определим по формуле « =1,44—=2,18, где 1>—скорость поезда на под'еме, принятая нами равной 14 килом, в час. Сопротивление от под'ема, т. е. ел, на 8-тысячном под'еме, как выше указано, равно 8 клгр. на каждые 1000 килограмм веса ваго нов, а сопротивчение от кривой радиусом 600 метров ск. = — —=1,1. Тогда потное сопрогивчение передви-
жению вагонов на каждые 1000 килограм. их веса будет Св = в 4- сн 4~ сп ~ 2,18 -8 4~ 1,1 — 11,28 килогр, и возможный вес поезда будет:
Вл=- —127=1330—127=1203 тонн.
При 6 тысячном уклоне без кривых /?«= —------------127=1833- 127=1706 тонн.
Ьсли мы захотим подсчитать вес поезда по индикаторной силе тяги Тн, то наш расчет будет иметь такой вид: индикаторная сила тяги по предыдущему будет:
Ти= Pi
Величина Pi, т. е. среднее индикаторное давчение в ци лиидре при дав пении в котле = 12 атмосфер и при отсечке 0,5 по таблице Борриса (см. главу XI) равно Pi = 12 X 0,627 = 7,5 атмосфер или 7,5 килограм. на каждый квадратный сантиметр д=63 стр. о=0,7 метра и /=1,32 метра. Следовательно, Ти= 6^V]’^0,7 X 7,5= 15785 килограммов. Опре деляя на чертеже 385 по кривой соответствующей формуле Надаля величину сопротивления паров >за на прямом пути для скорости 14 километров, находим, что она равна при близительно 8,2 килограмма на тонну веса паровоза. При кладывая к этой величине определенные выше сопрэтивле ния от под‘ема сп = 8 клгр. и от кривой е/» = 1,1 клгр. по лучим общее сопротивление на каждую тонну веса паро воза равное 8,2-|-8 L1,1 = 17,3 клгр., а на вес всего паровоза с тендером, т. е. на 127 тонн—17,3X127=2197 килограмм Таким образом, на крюке тендера мы будем иметь силу тяги: 15785—2197=13588 клгр.
Если мы разделим полученную, таким образом силу гяги на крюке тендера, т. е 13588 клгр. на вычисленное нами ранее общее сопротивление от каждых 1000 клгр. веса вагонов, т. е. на 11,28, то в результате мы получим возмож-ный вес поезда в тоннах, который будет равен = 1204 тоннам, г. с величине очень близкой к вычисленной выше но силе гяги по сцеплению.
При под‘еме в 6 тысячных и отсутствии кривых на пути, солротивл. паровоза и тендера будет равно 8,2-f-6 = 14,2 клгр, на каждую тонну их веса или на все 127 тонн—127 <14,2= = 1803 клгр. Сила тяги на крюке будет 15785—1803= = 13982 клгр. и возможный вес поезда будет равен
Таким образом, как при расчете но сцепной силе тяги, гак и по ин тика горной силе тяги результаты получаются почти одинаковые.
Предположим далее для примера, чго поезд состоит не из груженых, а из одних порожних вагонов; сопротивление вагона на ровном пути в этом случае, как было сказано, надо определять по формуле «я = 1,4-р , и при скорости Б = 14 килом., вп будет равно 2,57 клгр. Полное сопротивление ог каждых 1000 клгр. веса вагонов при 8 тысячном поц'еме и кривой радиусом 600 метров будет равно Се=2,57-|-8-|-1,1=11,67 клгр.и возможный состав поезда будет Бп — — 127 1158 тонн, т е. примерно на 3,8’/° меньше
чем при составе, состоящем из одних груженых вагонов.
Так как н большинстве случаев состав поездов бывает смешанный из полпогрузных, недогруженных и порожних вагонов, то, зная из данных статистики средний вес груженого вагона я, мы можем воспользоваться дчя определения сопротивления вагонов формулой
ч.-= 1,4+ (0,04+ °^2 ) Б
Предположим, чго по статистическим данным средняя нагрузка вагона равна 10 тоннам и средняя тара вагона = 7 тонн. Тогда средний вес вагона будет 104-7=17 тонн и при заданной скорости хота поезда />=14 километров сопротивление вагонов будет;
вс = 1,4 -f (0,04 -р ) 14 = 2,22 кл1р.
Возможный же вес поезда при 8 тысячном под‘еме и кривой радиусом 600 метров определится равным
п„_ 15000 - 1501,0 Ю7-ППО.
2,224-8-1-1,1 11,32 98 Г0НН‘
При этом надо принять во внимание, что величина состава поезда ограничивается еще тем условием, что состав поезда по условиям прочности вагонных сцеплений, не может быть больше 150 осей или 75 вагонов.
При расчете состава поезда, для условий очень сильных ветров, сопротивление вагона а надо определять по формуле в = 1,44- -g , что при /7=14 даст в= 1,41,75=3,15, а
полное сопротивление —-3,15-|—8-|—1,1=12,25-
™ ,, 15000
Тогда вес поезда определится равным 13н
— 127=
= 1225 -127=1098 тонн или на О0-0 меньше против веса поезда
при нормальных условиях.
Точно также можно сделать подсчет возможного состава пое; да для любого паровоза, при любых условиях профи я пути и нагрузки вагона. Необходимо только помнить, чго коэффициенты сцепления 1 6 для паровоза компаунд, 1/5,7 для простых паровозов и 1 5,5 для паровозов типа де-Глена, применимы лишь для условий хорошей летней погоды, зимой-же, при неблагоприятных условиях погоды, эти коэффициенты должно брать меньше, именно: для паровозов компаунд 1/7, а для простых паровозэв=1 6,7 и даже 1/7.
л изложенному надо добавить, что в настоящее время расчет составов поездов значительно облегчен с изданием проф. Ломоносовым для большинства серий паровозов так называемых „паспортных книжек паровозов", в которых собраны результаты многочисленных опытов над этими паровозами, произведенных в течение нескольких лет особой комиссией. В этих паспортах приводятся4 данные о касательной и индикаторной силе тяги паровозов при разных степеням отсечек и открытии регулятора, данные о мощности котла при различных степенях отсечек и открытии регулятора, данные о мощности котла при различных скоростях, зависимость между собой элементов парораспределения правой и левой машины паровоза и г. д.
На з,о еще заметить, что все вышеуказанные сопротивления определяют собой сопротивление поезда, уже находящегося в движении. Сопротивление же поезда, стоящего на месте, будет значительно большим. Поэтому, даже на ровном станционном пути, где нет сопротивления ни от под‘ем'1, ни от кривых паровоз всегда с трудом берет поезд и взятие поезла с места облегчается лишь тем, чю благодаря не вполпа стянутым сцепным приборам вагонов, паровоз тр и чет с мест*, не все вагоны сразу, а лишь постепенно—один за другим.
Для облегчения взятия поезда с места ин >гда на паре возах, снабженных бегунковой осью, устраиваются ос.юыг
приборы, при помощи которых временно можно увеличить нагрузку на ведущие оси паровоза, а вместе с тем увеличить и сцепление колес с рельсами и, следовательно, величину силы тяги на ободе ко леса, т. е. Тк.
Устройство такого прибора заключается в следующем: «черт. 386). На раме паровоза укрепляются два цилиндра А, симметрично расположен н ы е около продольных листов раны. (На чертеже указана одна сторона прибора). Внутри каждого из цилиндров находится поршень, стержень которого соединен с концом рычага В. Цилиндры 1 соединены трубкой с главным резервуаром воздушного тормоза. При взятии поезда с места воздух из главного резервуара впускается в цилиндр А и опускает вниз его поршень, вследствие этого конец рычага В опускается вниз, и, нажимая на опору, опускает ее, отчего опора паровозной рамы перемещается с призмы балансира I на призму К Вследствие уменьшения переднего плеча балансира и увеличения заднего его плеча происходит уменьшение нагрузки на.бе-гунковую ось (на чертеже заднюю) и увеличение нагрузки на ведущую ось, а следовательно, увеличивается и сцепление колес этой оси с рельсом.
Клапан для впуска воздуха в цилиндры 1 действует или автоматически, с увеличением степени отсечки выше известного предела, или с откры-Чсрт. 38'». тием р тулятзра до известной
величины, или же он действует
по желанию машиниста, при помощи особой ножной педали, находящейся под ногой у машиниста (черт. 387). Благодаря устройству этого прибора можно увеличить сцепной вес паровоза до 4 тонн, при чем увеличение нагрузки прекращается, когда машинист подтянет рычаг или отпустит педаль.
Черт ЗЯ7.
Надо .однако, заметить, что при употреблении этого прибора получается неодинаковое изнашивание бандажей сцепных. скатов и прокат бандажа заднего колеса, соединенно! о с прибором, образуется гораздо быстрее. Эго обстоятельство надо думать и служит причиной того, что указанное при способление, будучи по своей идее безусловно полезным, не получило широкою распространения в паровозной технике
ГЛАВА XXIX.
Смазка и смазочные приборы.
При вращении каком-либо шейки или цапфы в подшипнике междх этими, трущимися друг о друга телами, возникает сопротивление трения. Трение возрастает по мере увеличения нагрузки на прущиеся поверхности и увеличения быстроты их вращения и влечет за собой нагревание трущихся поверхностей и их заедание. Для уменьшения грения, трущиеся тела должны быть разделены друг отдру-। а тонким слоем смазывающего вещества. При введении между трущимися телами такого вещества, трение происходит уже не между металлическими поверхностями, а меж-ту частицами самого смазывающего вещества, которое должно разделять трущиеся поверхности тонкой, непрерывной пленкой. Если такая тонкая масляная пленка будет в каком-либо месте разрушена и произойдет непосредственное соприкосновение грущихся металлических частей, то трение между ними тотчас-же возрастает, результатом чего является их нагревание, задирание их поверхностей и даже излом.
Нарушение целости масляной пленки, разделяющей трущиеся тела, может происходить от разнообразных причин, а именно:
а) от выдавливания слоя смазки, вследствие слишком сильною нажатия дру1 на друга вращающихся тел, т. е. при слишком большой нагрузке на каждую единицу их поверхности,
б) ог недостатка смазки, вследствие несвоевременного ее пополнения,
в)от изменения смазывающей способности смавки, вследствие ее разложения при нагревании или при ее замерзании,
г) от механического воздействия на слой смазки, когда, например, этот слой соскабливается острыми гранями подшипников или когда он прорывается посторонними веществами: пылью, песком, опилками и т. д.
Поэтому, во избежание разрыва смазывающей пленки, смазка должна обладать следующими свойствами:
1) Смазка должна быть настолько вязкой, чтобы она не выдавливалась о г нагрузки и удерживалась между трущимися телами и чтобы масляный слой, разделяющий трущиеся тела, под этим давлением не разрывался и не происходило непосредственного соприкосновения между собой трущихся частей.
2) Смазка должна быть настолько текучей, жидком и подвижной, чтобы она была в состоянии легко проникать в самые незначительные зазоры между трущимися поверхностями, легко распространялась по их поверхности и хорошо смазывала их. В то же время она не должна быть настолько жидкой, чтобы выдавливаться наружу.
3) Смазка должна стойко сохранять свои смазывающие качества при тех изменениях температуры, которые возможны по условиям работы каждой смазываемой части.
44) Вместе с тем, смазка не должна содержать в своем составе смолистых веществ и кислот, могущих оказать раз‘-едающее действие па смазываемые поверхности, и должна быть совершенно нейтральной.
5) Смазка не должна содержать в себе никаких твердых примесей, вроде частиц тканей, кожи, угля и разных примесей, прибавляемых иногда недобросовестными фабрикантами с целью увеличения веса смазки.
6) Смазка не должна содержать в себе воды, так как вода уменьшает всасывающую способность фитилей.
Из изложенного видно, что подыскать вполне подходящую смазку для различных частей паровозов далеко не так легко. Трудность этой задачи еще более увеличивается, вследствие постоянного стремления железных дорог, с одной стороны, возможно более сократить время нахождения поездов в пути, путем увеличения скорости их следования по перегонам и сокращения числа их стоянок, а с другой стороны, стремлением в тоже время возможно более увеличить под'емную силу поезда и вес вагонов, а следовательно, и вес паровозов и nai рузку на их оси.
Для паровозов, работающих перегретым паром, от смазки, служащей для смазыванья цилин дров, требуется и еще одно качество, именно: способность выдерживать высокую температуру перегретого пара без разложения и воспламенения.
Поэтому, при выборе того или другого смазочного материала, необходимо, помимо стоимости материала, принимать в расчет следующие условия смазываемых частей:
1) Давление, приходящееся на единицу площади смазываемой поверхности.
2) Скорость передвижения вращающихся поверхност< й относительно друг друга.
3) Температуру смазываемых частей.
Что-же касается стоимости масла, то, вообще, выго инее покупать смазочные материалы от известных и зарекомсн довавших себя фирм хотя-бы и по несколько повышенной цене, но с уверенностью в том, что будет получен материал действительно нужного качества.
К числу ьлавтйших с.на.ючных материалов относятся:
1. Животные жиры (сало и масло), получающиеся из животного сырья при выварке его на открытом огне (иногда с серной кислотой) или при помощи перегретого пара.
Сало употребляется на паровозах в небольшом количестве в случаях трения подшипников и отчасти для смазки тормозных насосов.
Приобретаемое на рынке бычачье или баранье сало не должно содержать в себе серной кислоты и жировых кислот и не должно горкнуть. Удельный вес сала должен быть около 0,95, точка плавления около 45—47%.
Для говяжьего сала управлением американской жел. тор. Альтуна установлены следующие нормы: „Сало говяжье должно быть свободно от минеральных кислот и не должно содержать посторонних примесей, клетчатки, частей кожи и т. п. Сало должно быть белого цвета с желтоватым отливом и иметь свежий, не прогорклый запах. Сало, содержащее более Р” свободных жирных кислот, а равно сало с точкой затвердения меньше 33° и больше 38° считается негодным*.
Из животного сырья, кроме сала, выделываются еще ворвань или рыбий жир, костяное масло, спермацетовое , масло и шерстяной жир, которые на паровозах не употребляются.
2. Сырые растительные масла, употребляемые для смазки, получаются выдавливанием из семян растений, после чего они очищаются серной кислотой и затем раскисляются раствором соды. Цвет имеют светло-жел гый. Из таких масл в Европе имеет наибольшее распространение для смазки сурепное масло, которое обладает значительной смазывающей способностью и вязкостью. Это масло употребляется для смазыванья цапф, имеющих большую нагрузку на единицу поверхности. Удельный вес сурепного масла около 0,914. Оно твердеет при низкой температуре, густеет и выделяет кислоты при стоянке на воздухе. У нас для смазки паровоза оно не применяется, в виду наличия других, хороших смазочных масл.
Кроме сурепного масла из семян растений изготовляются еще смазочные: кокосовое, оливковое или деревянное (удельный вес 0,918), касторовое масло (удельн. вес 0,965), хлопчато-бумажное масло (удельн. вес 0,926) и миндальное масло. Все ни масла на паровозах также не употребляются.
3. Минеральные иа.-ла являются у нас наиболее употребительным и наилучшим материалом для смазки частей паровозов и других машин. Минеральные масла получаются, главным образом, из псфги, путем ее перегонки и очищаются при помощи фильтрации и обработки серной кислотой и затем щелочами. При перегонке нефти сначала получаются легкие масла (керосин, бензин) и затем более тяжелые, смазочные масла. Эти масла бывают весьма разнообразного цвета—от светло-желтого до черно-бурого. В России изго говляегся много сортов минеральных смазочных масл с разнообразным удельным весом от 0 885 до 0,940. Эти масла по качеству не уступают лучшим растительным маслам и по крайней мерс в России и Америке совершенно вытеснили последние
Оценка свойств различных масл обыкновенно производится:
I) по их удельному весу;
2) по их вязкости;
3) по температуре вспышки и воспламенения;
4) по степени испаряемости масла и
5) по отсутствию в нем вредных примесей.
Удельный нес масла служит, в сущности, только дополни гельиой характеристикой масла и не определяет точно его смазывающей способности, т. к. иногда млела, имеющие одинаковый удельный вес, обладают совершенно различной смазочной способностью.
Вязкость uacia определяет собой степень густоты или липкости масла и имеет очень большое значение для характеристики смазочной способности масла. Вязкость масла свидетельствует о силе сцепления между его частицами и величине его внутреннего трения. Чем больше величина нагрузки на единицу смазываемых поверхностей и скорость их вращения, тем более вязкое масло должно употребляться для их смазки для того, чтобы оно не выда вливалось этими поверхностями и образуемая им пленка не разрывалась. Вязкость масла сравнивается, обыкновенно, с вязкостью воды и определяется по времени истечения опре деленного об'ема масла через узкое отверстие в особом приборе, называемом вискозиметрам. Вязкость воды принимается за единицу, а время истечения масла через это отвер стие по сравнению с временем истечения воды и определяет собой, хотя лишь и приблизительно, степень вязкости масла.
Менее вязкое масло одновременно обладает и меньшим сцеплением его частиц. Сила сцепления частиц минеральных масл значительно меняется с изменением температуры. Минеральные масла весьма вязкие и клейкие при 20°, при 35°—40° уже наполовину менее вязки, а при 50—60° становятся вполне жидкими.
Температура вспышки. При испытании масл различают температуру вспышки п температур} воспламенении, и эти два понятия отнюдь не надо смешивать. Температурой вспышки называется та температура, при нагревании до которой масла, выделяющиеся из него пары могут вспыхнуть на воздухе при приближении пламени.
Таким образом, температура вспышки определяет только способность масла выдерживать определенную температуру без разложения на составные части и без зн 1чи тельного испарения. Температуру вспышки иногда ошибочно понимают, как ту температуру, при которой масло должно само со бой загораться Однако, температура вспышки вовсе не говорит о том, что при этой температуре пары масла могут сами вспыхнуть, например, в паровых цилиндрах паровоза, и наоборот, они могут вспыхнуть только при поднесении к ним огня.
Темперашурой-же, ыкмламенсиип масла называется та температура, при нагревании до которой могут вспыхнуть не только выделяющиеся из масла нары, но и самое масло, но опять гаки, только при поднесении к нему пламени. Температура воспламенения всегда бывает на 30-40° Цельсия выше температуры вспышки.
Однако, температуры вспышки и воспламенения не дают все-же совершенно полного суждения о качестве и пригодности гою или другого масла для смазки, ибо иногда масла с одинаковой температурой вспышки обладают совершенно различными смазывающими способностями.
Степень иснарт пости масла, т. е. потеря веса его, вследствие испарения при нагревании масла в течение известного времени ю известной температуры, является очень важной, особенно для масл, идущих для смазки цилиндров, так как не испаряющиеся части масла, лишенные более легких испарившихся частей, образуют на смазываемых поверхностях нагар не только не облегчающий, а наоборот, затрудняющий их движение.
Отсутствий примесей в масле является очень важным, так как механические примеси в виде пыли, остатков кожи, шерсти и г. и., попадая на смазываемые поверхности, могут нарушать непрерывность смазывающей пленки; химические же примеси в виде кислот, остающихся после очистки, или в виде смолистых веществ действуют разъедающим образом на смазываемые поверхности или образуют сгустки и нагар, увеличивающие трение.
Однако, все указанные свойства масл, определяемые в лаборатории в условиях не совсем одинаковых с теми, при которых маслу приходится работать, не вполне все же определяют собой смазочную способность того или иного сорта масла, и поэтому чрезвычайно важным и интересным
является всегда тщательное наблюдение за маслом в условиях его действительной работы в самой машине. Ни одно, например, из вышеуказанных свойств не указывает на большую или меньшую способность масла, употребляемого для смазки цилиндров, распыляться на мелкие части и смешиваться с паром и образовывать с ним легко подвижную, нс чающую нагара, эмульсию, а между тем, такая способность является наиболее важной и необходимой и может опреде-гяться только при практическом испытании масла. Масла, плохо распыляющиеся, вылетают из цилиндра вместе с паром, осаждаются в виде нагара на поверхности золотников исходящих труб, конуса и дымовой трубы, в го время как поверхность цилиндра остается сухой и легко подвергается порче.
Надо заметить, при этом, чго образование нагара в частях цилиндров и паропроводных трубах может происхо-щть и при вполне доброкачественном смазочном масле, если смазыванье будет производиться слишком обильно. В этом случае большее, чем надо, количество масла, попа дая в цилиндр и оставаясь на нем продолжительное время, под влиянием высокой температуры пара будет разлагаться и образовывать нагар. Поэтому, заботясь о своевременной и достаточной смазке цилиндров, не надо впадать и в другую крайность и не мазать цилиндров слишком обильно.
Лучшими смазочными минеральными маслами считаются русские, кавказские минеральные масла. Свойства некоторых смазочных масл приведены в следующей таблице (см. табл, на след, странице).
Для приемки минеральных масл, предназначенных для смазки подвижного состава, паровых машин и станков прусским министерством публичных работ в 1910 г. об'явлены следующие технические условия: удельный вес при 20и не менее 0,900 и не более 0,940. Степень вязкости, отнесенная к воде, при 20° определяется по вискозину Энглера и должна находиться для вышеуказанных температур в следующих пределах:
Температура 20* 50г Температура 20° 50°
Летняя смазка 1 Зимняя смазка
высший предел . 60 10 высший предел . 45 7,5
Летняя смазка низший предел . 40 7 Зимняя смазка низший предел . 23 4.5
Температура вспышки, при нагреве в открытом сосуде летнего масла до 160", зимнего до 145° масло не должно выделять воспламеняющихся паров. Зимнее масло при 20°, а летнее при 5° должно быть еще достаточно жидким, т. е. масло, подверженное давлению в 50 мм водяного столба, должно подниматься в стеклянной трубке внутренним диаметром в 6 мм со скоростью 10 мм в минуту Масло не должно содержать в себе воды и кислот и должно обладать лишь слабым запахом. Отна единица об'ема масла должна вполне растворяться в 40 единицах об'ема бензина удел, весом 0,7. В масле не должно быть никаких механических примесей и даже при продолжительном отстаивании (24 часа) масло должно давать осадок не более 0,25°. Под верженное действию воздуха в тонких слоях более продолжи тельное время, масло не должно делаться смолистым и не должно высыхать.
Надо заметить, что для смазки ходовых частей паровоза на железных дорогах с успехом применяется обыкновенный мазут, который, повидимому, не оказывает никакого вредного влияния даже при смазке им цилиндров паровозов, работающих насыщенным паром с давлением в котле до 10-Г2 атмосфер. Непригодным в этом отношении оказывается только, так называемый, парафинистый мазут, который добывается в настоящее время в большом количестве из глубоких буровых скважин на бакинских и грозненских промыслах.
Для смазки же букс паровозов и вагонов употребляется смесь разных частей тяжелого беспарафинистого грозненского мазута с нефтью, добываемой на калужских промыслах в Кубанской области, которая содержит большое количество маслянистых частей и представляет собой хорошую смазку. Такая смазка, например, с успехом применяется для смазки подвижного состава Сев.-Кавказской жел. дор., давая возможность успешно бороться с усиленным грением подвижного состава в жаркое летнее время. Предназначенный для смазки мазут предварительно профильтровывается через войлочные фильтры для удаления грязи и твердых примесей.
Для смазки цилиндров паровозов с перегревателем такой мазут, однако, является совершенно непригодным и употребляться отнюдь не должен. Дело в том, что температура испарения легких составных частей масла, предназначенного для смазки цилиндров паровозов с перегревателями. должна быть обязательно выше температуры пара в золотниковом ящике и цилиндре. Поэтому, при подыскива нии подходящего масла для смазки цилиндров паровозов, работающих высоко перегретым паром, техника испытывает большие затруднения, С одной стороны, по техническим со
обряжениям на паровозах желательно пользоваться паром, перегретым до возможно большей температуры, с другой же стороны, приготовить масло с температурой вспышки выше 360-375° является уже затруднительным.
Таким образом, качеством цилиндрового смазочного масла определяется и степень допускаемого перегрева, а значит, и та выгода, которая получается от употребления перегретого пара Кроме того, от качества цилиндрового смазочного масла зависит исправность действия паровой машины и даже целость ее. Поэтому, для смазки цилиндров паровозов с перегревателями юлжно употребляться только специальное цилиндровое масло с возможно высокой температурой вспышки.
Для устранения недоразумения надо пояснить, что температуру перегрева пара в паровозах в настоящее время удается доводить до 350” и даже до 400 Цельсия, несмотря на то чго температура вспышки лучших цилиндровых масл колеблется только около 360° и даже самое лучшее масло не может долго выдерживать, без разложения и образования нагара, температуру в 350-400“. Объясняется это явление, во-первых, тем, что, очевидно, разложение масла, находящегося в цилиндре под высоким давлением пара, начинается при более высокой температуре, чем на воздухе и, во-вторых, гем- что вследствие быстроты движения поршней золотников быстроходных паровозов масло, попадая в цилиндр, быстро вылетает из него вместе с отработанным паром в виде эмульсии, не успевай вполне подвергнуться гействию высокой температуры
В настоящее время лучшими маслами у нас на рынке считаются: 1) „Гаргойль" Вакуум-Ойль-Комнании, 2) „Сюпер-хитер“ Дембо и 3) масло для перегретого пара Т-ва Бр Нобель.
Технические условия на поставку цилиндрового масла для паровозов с перегревателями, обычно применяемые на русских ж. д. таковы:
1) для каждого сорта масла должно быть предоставлено по 2 флакона, один подвергается испытанию, а другой хранится в Управлении дороги до окончания всей поставки, на случай могущих возникнуть недоразумений.
Содержание масла в каждом флаконе должно быть не менее 500 куб. сап г.;
2) масло должно быть тщательно очищено от всяких механических примесей и не должно содержать воды и должно быть однородное (дистиллятное);
3) масло должно быть совершенно нейтральным, т с. не должно содержать минеральных кислот и щелочей;
4) масло не должно иметь примесей растительных масл. жиров, парафина и смол и остающихся составных частей.
Масло должно растворяться в бензине, давая не более 0,1% нерастворимого осадка;
5) удельный вес масла при 17,5° Ц должен быть не менее 0,905;
6) температура вспышки (по аппарату Бреннена) должна оыть 330° Ц; масло должно обладать постоянством, в смысле выдерживания высоки! температур, без разложения и обугливания;
7) температура воспламенения должна быть около 360й Ц.;
8) вязкость масла (по вискозиметру Энглера) при 100' Ц должна быть от 5 до 71/2 градусов;
9) потеря веса масла после 2-х часового нагревания при температуре 2009 Ц не должна превышать 0,27°;
10) масло, не удовлетворяющее одному из вышеизложенных условий, бракуется.
Надо полагать, что в отношении смазки паровозов, ра-ботающих перегретым паром, вероятно, очередной задачей техники будет выработка какого-то нового смазочного материала из растительных масл, обладающих из всех масл наивысшей температурой сгорания, устойчивостью и постоянством при высокой температуре.
Графитовая смазка. Чтобы покончить со смазочными материалами для подвижного состава необходимо упомянут!, еще о примесях к смазочным маслам графита.
Хорошие результаты дает уже прибавка к смазке обыкновенного, мелко раздробленного, чистого графита без каких-либо посторонних примесей. В настоящее-же время за границей для смазки приготовляется в электрических печах специальный смазочный, химически-чистый, мягкий графит, который патентованным способом разделяется на чрезвычайно мелкие частицы, различить которые можно только в очень сильный микроскоп. В таком состоянии графит остается свободно подмешенным в смазке, свободно проходит через фильтрующие слои, без затруднения поднимается по фитилю и вместе со смазкой распределяется между трущимися металлическими поверхностями. Графитовая смазка разделяет трущиеся поверхности более действительным способом, чем одна чистая смазка, так как слой такого мелкого графита удаляется с их поверхностей лишь с большим трудом.
Как показали опыты с графитовой смазкой, произведен ные, например, на Северо-Западных дорогах в 1912-1914 гр., при применении слоя смазки получалась возможность прекращать случай уже начавшегося сильного грения, а задранные и заработанные поверхности цилиндров, золотниковых вгу лок и осевых шеек при употреблении графитовой смазки быстро прирабатывались.
Смазывание паровоза и смазочные приборы. Каждый паровоз, отправляемый с поездом или выпускаемый на стан цию для маневров, должен быть самым тщательным образом смазан и все его масленки должны быть наполнены зала сом смазки После смазки паровоза все масленки должны быть тщательно закрыты крышками во избежание попадания в них пыли, которая, проникая между трущимися поверхностями, может вызвать их грение.
Чаще всего нагреваются дышловые и крейцкопфные подшипники, буксовые подшипники и хомуты эксцентриков. Реже наблюдается грение параллелей и соединительных валиков кулисспого механизма.
Если начинает греться дышловой подшипник, то следует для охлаждения добавить в смазку немного сала, пропустить смазку и ослабить клинья. Если в запасе есть графитовая смазка, го надо немедленно же применить ее, заменив ею обыкновенное масло. Если после этого подшипник обойдется, то надо налить в масленку масла и сменить фитиль.
В том случае, если подшипник нагрелся так сильно, что бабит из него выплавился, надо в углубление, где был бабит, набить туго промасленные концы, прочистить смазочную трубку и, если натревание не усилится, то осторожно продолжать путь до своего депо.
Грение буксовых подшипников может произойти или вследствие засорения смазочных отверстий или от плохой пригонки подшипников. В этих сл\ чаях надо прочистить смазочные отверстия, заменить фитили новыми более тонкими и обильно пропустить в подшипниках смазку, добавив, если имеется, графитовой смазки. Полезно бывает также несколько отпустить рессору греющейся оси и перекинуть из смазочной коробки фитиль на галтель буксового подшипника.
В случае грения параллелей или эксцентриковых хомутов надо увеличить установленные прокладки параллелей или прокладки между половинками эксцентрикового хомута.
Вообще-же, при грении какой-либо части, где только возможно, надо немедленно прибегать к помощи сала или, если есть, графитовой смазки.
Смазочный материал помещается в масленки, снабженные трубочкой для фитиля, кот< рый по-немногу и постепенно всасывается и подает смазку из резервуара масленки к трущимся поверхностям. Фитили делаются из шерстяных или хлопчато бумажных ниток и должны иметь такую толщину, чтобы они входили в трубочку лишь с легким трением. При слишком тугом фитиле смазка будет подаваться недостаточно, при слишком же слабом фитил?, наоборот, излишне много. <1 итиль вставляется так, чтобы вставляемый конец немного не доходил до конца смазочш й трубочки, т.-е. до трущихся по церхностей, а другой его конец должен быть настолько длин
ным, чтобы всегда захватывать достаточно смавки. Если смазка недостаточно чиста, то фитили засоряются и перестают подавать достаточное ко [ичество смазки, отчего плохо смазываемый подшипник начинает греться.
Надо твердо помнить, что смазывать части паровоза надо всегда аккуратно и в достаточном количестве, по отнюдь не наливать слишком много смазки, особенно в буЛЬовые коробки, так как, не говоря о необходимости экономного расходования смазки, при переливании смазки в буксу, излишняя смазка стекает на колеса, разбрасывается ими и грязнит паровоз, я попадая на бандажи уменьшает сцецление колес с рельсами, а значит и силу тяги.
Смазка поршней, цилиндров и золотников должна производиться возможно чащ? и в вполне достаточном количестве. При этом, она должна производиться,по возможности,постоянно и равномерно и, во всяком случае, поршни и зоютниги должны смазываться в то время, когда регулятор закры г и паровоз движется без пара, гак как в эго время поршни и золотники не увлажняются струен пара и работ нот насухо, отчего легко может произойти зш-дапие их. Конечно, как было уже указано, нельзя ограничиваться заливкой в цилиндр даже целого бидона сма к и пр, тг длоде к станции, так как такая смазка немедленно выбрасьп югся наружу при отправлении со станции, когда продува * с льные крапы бывают открыты.
Вообще-же, излишняя смазка цилиндров, как указано бы-ю выше, не принося пользы, способствует только образованию нагара и порче поверхностей цилиндра и золотников
Поршни и зототники смазываются посредством особых масленок, которые устанавливаются на верхней части цилиндра, или при помощи сш циальных автом. гических масленок, устанавливаемых па цилиндре, или-же при помещи специальных аппаратов, устанавливаемых в будке машиниста, откуда смазка по трубочкам непрерывно подается к поршням и золотникам.
Обыкновенная простая масленка имеет вид. представленный на чертеже 388. Корпус масленки при помощи хвостовика ввинчивается в гело цилиндра или золотникового ящика. Закрыв кран наливают масло сверху в воронку и и резервуар, после чего, закрыл крап 6, открывают кран #. и масло протекает в цилиндр или золотниковую коробку. Конечно, при помощи таких масленок можно производить смазыванье цилиндров и золотников лишь периодически и для смазки ци аиндров помощнику машиниста приходится ходить на площадку паровоза. Вследствие таких неудобств простые масленки стали заменять автоматическими.
Примером автоматической масленки может служить мае ленка, изобрлженная на чертеже, 389 Такая масленка усга
навливается на цилиндрах и золотниковых коробках и действует тогда, когда паровоз двигается без пара. т. е. как раз тогда, когда бывает нужна смазка цилиндров. Устройство и действие этой масленки состоит в следующем: смазка нали-
Чсрт. ЗЧН.
вается в резервуар J, оттуда, помощью фитиля, подается в трубку б. Внизу трубки б имеются два клапана В и Г, которые расширяются пружинкой i. Когда парозоз идете паром, го пар прижимает клапан с к его седлу, а последний, при помощи пружинки, прижимает к седлу и клапан .и и смазка не может попасть в цилиндр. Когда-жс паровоз идет без пара, то в цилиндре образуется разреженнее пространство, вследствие чего клапаны с и .« опускаются вниз и смазка начинает поступать в цилиндр. Нижняя пружина уравновешивает клапан с и облегчает его работу.
Как правило, для всех автоматических масленок надо помнить, что от одного маслопрозода никогда не следует брать ответвления для двух цилиндров или двух золотников, гак как при этом никогда нельзя будет распределить правильно смазку между обоими частями машины, и в то время как одна будет усиленно смазываться, другая может работать совершенно насухо. Трубки, подходящие масло от масленок, должны иметь постоянный уклон к месту взвода в цилиндр и не должны иметь перегибов и мешков во избежание собирания в ник воды, замерзания ее и повреждения трубок.
Так как. при длинных за [яжнпхнод'емах и при паровозах с большим давлением пара, для хорошей работы поршней и золотников требуется постоянная и непрерывная их смазка во время хода паровоза не только без пара, но и с паром, то масленки указанных типов, вообще, надо признать неудовлетворительными и они встречаются только на старых, ма
Черт. 389.
лых паровозах. Для современного-же паровоза требуется устройство таких приборов, которые бы подавали смазку во все время движения паровоза и позволяли бы наблюдать за подачей смазки и регулировать эту подачу.
Необходимость таких приборов становится особенно важной и настойчивой на паровозах с першретым паром Вследствие высокой температуры перегретого пара и его сухости, непрерывная подача смазки становится обязательной, а способность специальных цилиндровых масл для перегретого пара давать нагар при подаче излишнего количества смазки заставляет требовать от смазочного прибора и точной регулировки подачи смазки. Так как при этом смазочное масло для паровозов с перегревателями очень дорого, и потому при стоянке паровоза расходоваться не должно, то в таком смазочном приборе должно также иметься и приспособление, позволяющее прекращать подачу смазки па вре мя стоянки паровоза.
Таких масленок, которые подавал и-бы смазку не только во время хода паровоза без пара, но и при следовании его под паром, было в свое время сконструировано очень много. Таковы, например, масленки де-Лимона. Рамсботома, Кер-ноля. Кеслера идру1их. Так как эти масленки в настоящее время на новейших паровозах уже почти не употребляются, то здесь мы ограничимся рассмотрением более совершенных из таких масленок, именно лубрикаторов и аппаратов с механической подачей! смазки. Из этих приборов лубрикаторы, главным образом, распространены в Хмерике. а приборы с механической подачей смазки—на европейских паровозах
Наиболее старым из лубрикаторов является, так называемый. лубрикатор Нагана, устройство которого показано на чертеже 390. Лубрикатор состоит из 2-х сосудов. В нижний сосуд I через отверстие н. закрываемое пробкой, нали-
4«-pi З'-Ю
вается запас масла. В верхний сосуд Б поступает из котла пар, который и конденсируется здесь в воду. Из этого сосуда вода по трубке е поступает в нижний масляный сосуд и поднимает вверх более легкую смазку до тех пор, пока ее уровень не повысится до отводной трубки р и часть смазки не начнет поступать в нижний канал. Когда в верхнем сосуде Б вода поднимается до уровня отверстий отводной трубки, то она попадает через эти отверстия в контрольные стекла. Если регулирующий масляный вентиль II будет открыт, масло, давлением водяного столба, выталкивается из нижн. канала в контрольное стекло и здесь поднимается вверх и через отделительные вентили з посту пае г в трубку, направляющую смазку дальше в цилиндры. В эт\ же трубку одновременно поступает вытекающий из верхнего сосуда через обе трубки пар вместе с конденсационной водой, смешивается с поступившей смазкой и вместе с ней уносится в смазочную трубку в виде маслянистой эмульсии. На проход масла от лубрикатора до цилиндра требуется от 10 до 15 минут, почему лубрикатор надо пускать в действие не после отправления с поездом, а заранее, минут за 15 до отправления.
Лубрикатор Фридмана, класса В, изображенный на чертеже 391, представляет собой усовершенствование лубрикатора Натана и имеет следующее устройство:
Он состоит, как и лубрикатор Натана, из 2-х сосудов а и 6. Нижний сосуд а наполняется маслом через отверстие, закрываемое винтовой пробкой и. Верхний сосуд о, называемый конденсатором, соединен трубкой о с паровым пространством котла. Пар. поступивший из котла по трубке в конденсатор б, обращается здесь в воду и образовавшаяся конденсационная вода но трубке * выдавливается паром в нижнюю часть второго сосуда а, наполненного маслом.
Вследствие поступления в сосуд а конденсационной воды, масло. как более легкое, поднимается кверху, через трубочку д прогонятся вниз и поступает в нижний продольный канал к регулирующим подачу смазки клапанам г. Пройдя через эти клапаны, масло попадает в отделение лубрикатора, наполненное конденсационной водой и снабженное смотровыми окошечками к со ступенчатыми прочными стеклами. Из этих отделений масло поднимается через конденсационную во-iy вверх, откуда идет в маслопроводные трубочки ж.
При входе в эти трубочки капли масла встречают гонкую струю свежего пара, выходящего по трубочке з из верхней части конденсатора через эжекторное сопло с. перемешивается с паром и в виде эмульсии из масла и воды устремляется к месту смазки. Эжекторное сопло г сообщает струе свежего пара и смазки большую скорость и помогает ей про никать к месту ее назначения даже и тогда, когла л.авлг
.’ili i
ние в цилиндре превосходит величину швлгния в маслопроводе.
Благодаря смотровым окошечкам л- прохождение пузырьков масла, идущих в смазочную коробку, становится ясно видным и всегда можно убедиться в генствни лубрнка гора а, иодачу масла можно отрегулировать точным образом, чтобы прибор подавал в каждую из смазочных трубочек именно столько масла, сколько является желательным сообразно с работой паровоза. Вентиль ./ служит для регулирования и прекращения подачи конденсаторной воды из сосуда 6 в сосуд а.
Вентиль о служит для запора масла, поступающего через трубочку д. и остановки действия всего прибора без нарушения регулировки клапанов е, установленных на определенную подачу. Перед вентилем о помещена сетка г, служащая для очистки масла or попавшего в него случайно сора. Сетку с можно всегда легко вынуть для очистки прибо-
Чг|и З'.Н
ра даже не закрывая приток пара в трубку в, ибо шарик /«, при вынимании сетки, сейчас же автомагически закрывает отверстие, ведущее к ней. Клапанчики к служат для очистки
Черт. 3‘Н-а.
прибора, а клаианчик .и для выпуска из прибора воды и масла.
Для приведения лубрикатора Фридмана в действие, сначала наполняют маслом через пробку « сосуда и закрывают пробку, затем открывают водяной клапан После этого пускают из котла пар по трубке '
При необходимости добавить смазки в прибор, предварительно необходимо закрыть клапаны и и .г и освободить резервуар w от конденсационной воды через клапан
Лубрикатор Детройт имеет устройство, подобное лубрикатору Фридмана, как это видно из чертежа 392, и i котором соответствующие части обозначены теми ха бук вами. Стекла у этого аппарата нс ступенчатые, а кони
ческие, а вместо эжекторного сопла, имеющеюся у лубрикатора Фридмана, в лубрикаторе Дегрой г устроен ав гоматический возвратный вентиль, детальное устройство
Черч -ИГ2.
которою видно из черт. 393. Вентиль, в целях достижения лучшей подачи масла, состоит из круглого золотника и, снабженного взаимно перпендикулярными отверстиями диаметром около 50 мм. В зависимости от колебания давления в центре паровоза золотничек переме
Чер-1. 393
щается в ту или ipyiyio сторону. Если, давление в цилиндре будет больше, чем в приборе, золотничек перемещается в сторон\ прибора Если, наоборот, ивление в
цилиндре меньше, золотничек отходит вперед, в сторону трубки нс. Благодаря такому перемещению золотничка струя смазки проходит не только через отверстие в зо-лотничке, но и по кольцевому каналу вокруг него.отчего подача смазки усиливается.
Несмотря на свою простоту и автоматичность своего действия лубрикаторы все же не свободны от некоторых существенных недостатков: прежде всего, подача смазки лубрикатором постоянна и не изменяется в соответствии с быстротой движения паровоза, что, однако, является необходимым для равномерности смазывания цилиндров. Во-вторых, несмотря на устройство эжекторного сопла у дубрикатора Фридмана или возвратного вентиля у лубрикатора Детройт подача смазки лубрикатором все же изменяется, в зависимости от противодавления в маслопроводе, и как раз в моменты нужды в смазке поступление ее уменьшается и, наконец, в третьих, вследствие слабости струи смазки, лубрикаторы все же часто засариваются сгустками смазки, при чем эго обстоятельство не всегда сразу бывает замечено.
Вследствие таких недостатков лубрикаторов на паровозах русских дорог, работающих перегретым паром и требующих правильной, равномерной и постоянной подачи смазки, вместо лубрикаторов устраиваются особые аппараты в виде насосов, которые механически нагнетают смазк) в смазочные трубки. Эти аппараты, носящие название нагнетал ьных приборов Фридмана, на паровозах ставятся двух типов: с невидимой подачей смазки и с видимой подачей смазки.
Прибор Фридмана с невидимой подачей смазки изображен на черт. 394 и 394-а. Прибор состоит из нескольких отельных, небольших насосиков, каждый из которых нагнетает мазку в свою отдельную маслопроводную трубку. Все отдельные насосики собраны в одной общей коробке прибора а, служащей одновременно и резервуаром для масла. Каждый из насосиков состоит из 2-х поршней 1 и 2, движущихся в отдельных цилиндрах 3 и 4. Нагнетательный поршенек 1 (см. черт. 394-а). поднимаясь вверх, засасывает масло из канала i в свой цилиндрик, опускаясь затем вниз, нагнетает масло из цилиндрика 3 вкапал п и далее в маслопроводную труб-бу. Распределительный же поршенек 2 играет, по отношению к первому, как бы роль золотника. В то время, как порше нек 1 поднимается кверху, засасывая смазку из канала i. поршенек 2 опускается вниз и заточкой в своей средней части соединяет канал д со своим цилиндриком 4 и его отверстиями о. через которые поршенек 1 и засасывает масло и < резервуара а. В ajo же время, нижний конец поршенька 2. опускаясь вниз, закрывает отверстие канала // и нрекращ.и i
сообщение этого каналас трубкой маслопроводнЯми pi же поршенек 1 начинает двигаться вниз, нагнетая маслоиз своего ци линдрика в канал л, го поршенек 2 поднимается кверху закрывает своей нижней частью канал г и открывае г капа i«, по ко гарому масло и нагнетается снова в маслопровод. Таким образом, назначение поршенька 2 состоит в переменном открытии го канала д, то канала //. а назначение поршенька 1 засасывать масло из капала i при своем под’еме вш рх и нагнетать его через канал н в маслопровод при своем опускании вниз. При этом, ход поршней расчиган таким образом, что напорный канал п никогда не может быть соединен со всасывающим каналом и и с масляным сосудом. Шаровой клапан з предохраняет прибор от противодавления в маслопроводе, закрывая выходное отверстие масло-
Черт. З'.Н.
Че pi. 394 a.
провода в то время, когда давление в последнем становится больше, чем в канале //.
Перемещение поршеньков 1 и 2 вверх и вниз производится при помощи целого ряда качающихся на валу 4 коро-мысл 5-6. Качание этих коромысл производи гея от вала снабженного несколькими эксцентриками и приводимого в движение помощью передаточного роликового механизма <8 и рычага 9, соединяемого с какой либо из движущихся частей паровоза крейцкопфом, кулиссой, золотниковым стержнем, кривошипом и т. д. При качании рычага 9, < г одной из этих частей приходит во вращение эксцентриковый вал I iCM. черт. № 391), который качает коромысла 5 и 6 и »а ставляет и* перемещать поршни 1 и 2.
аза в неделю смазывать находя-ный роликовый механизм.
Количество масла, подаваемое прибором, записи! or быстроты качания рычага 9, от его длины и от величины хода поршеньков 1 и 2. Так как быстрота качания рычага 9 соответствует быстроте движения паровоза, го чем быстрее движется паровоз, тем больше и смазки нагнетает прибор в маслопровод. Длина же рычага 9 делается переменной и у него имеется нс одно, а несколько отверстий для соединения с движущимися частями паровоза, благодаря чему, изменяя величину плеча рычага, можно также увеличивать или уменьшать количество нагнетаемой смазки. Кроме того, величина хода поршеньков 1 и 2, а вместе с ней и количество подаваемого при каждом качании масла также может регулироваться опусканием или подниманием установочного винта 10 и гайки 11.
Кроме того, подача масла может быть усилена вращением от руки рукоятки 12 действие которой независимо от движения роликового механизма. Этой же рукояткой пользуются для накачивания масла в маслопроводы перед поездкой.
Так как все части прибора заключены в общей коробке, служащей резервуаром для масла, го смазки их не требуется и необходимо лишь 3-4 | щи йен снаружи переда то1
Для наполнения прибора маслом,отвинчивают барашек 13 и, приподняв крышку прибора, наливают масло в резервуар щ Для очистки масла в верхней части резервуарам помещается сетка 14, и кроме того, непосредственно перед поступлением масла во всасывающий цилин ц> насосика имеется еще сетка 15. Для измерения высоты уровня масла имеется вынимающийся проволочный прут 16, по которому и судят о глубине слоя
Черт. 345.
масла в приборе.
Для опорожения же сосу та и и для спуска из него случайно попавшей воды имеется пробка 17.
Так как цилиндровое масло, которым работает этот смазочный прибор, вообще довольно густо и становится особенно густым во время зимних холодов, то в приборе Фридмана имеется приспособление для прогревания смазки в виде канала пи которому пропускается пар из котла.
В конце маслопровода, у самого места смазки устанавливается так называемый [паровой обратный клапан а (черт. 395), назначением которого является препятствовать доступ} пара в маслопровод в те моменты, когда не производится нагнетания масла поршеньком 1. Обратный клапан снабжается еще контрольным винтом о’, который вывертывается для контроля правильн )сти подачи смазки при работе прибора, а также при наполнении маслопровода, чтобы спустить через него воздух. Перед отправлением с поездом, надо отвернуть контрольный винт 6 и затем вращать рукоятку 12 прибора до тех пор, пока из отверстия винта не покажется смазка.
Бесклапанный смазочный аппарат Фридмана с видимой смазкой устроен по тому же принципу, как и предыдущий, но снабжен некоторыми ценными преимуществами. Устройство прибора показано на чертеже 396. | Прибор состоит из цилиндриче-
ского сосуда //.внутри которого но его окружности расположены нагнетательные насосики, подобные таким же насосикам в вышеописанном аппарате Фридмана и состоящие из 2-х цилиндров с двумя поршнями, распределительным 1 и нагнетательным 2. Регулирование величины хода поршней производится снаружи прибора при помощи установочных винтов 3 с барашками 4, что, конечно, гораздо удобнее, чем в первом приборе. Поршни насосиков приводятся в движение не при помощи системы кором ысл, как в первом приборе Фридмана, а при помощи особых цилиндрических направляющих или кулисе 5 и 6, дви! ающихся то
Черт. 3'Hi. вверх, то вниз под действием
двух эксцентриков, насаженных на эксцентриковом валу 7 (см. черт. № 396-а). Вал 7 в свою очередь получает вращение от рычага 8, соединяемого с какой либо движущей частью паровоза. Кулиссы 5 и 6
на нижнем своем поясе имеют выступы, которыми они захватывают поршеньки 1 и 2 нагнетательных насосов. Внутренняя кулисса 5 при своем движении вверх и вниз пере двигает распределительные поршеньки 1, а наружная кулисса 6 сообщает движение нагнетательным поршенькам 2
В этом приборе имеется маслоуказательное стекло 9> которое, помимо указания уровня масла в сосуде а дает также возможность наблюдать и за подачей прибором смазки в маслопровод каждого из насосиков. Для этого внутри прибора устроен кран 10, снабженный сложной формы ог-
Чсрг. 396-а.
верстиями, который помощью стержня II и ручки 12 может переставляться в любое положение снаружи прибора. При нормальном положении ручки крана указательное стекло бывает сообщено с внутренней полосы ю сосуда а и служит просто показателем уровня Mt ела в сосуде а. При повороте же, при помощи ручки 12 крана 10 можно отделить маслоуказательное стекло от внутренней полости сосуда а и соединить его со всасывающим каналом любого из нагне
тательных насосов, отделив в го же время и этот канал от резервуара с маслом а. При этом, испытуемый насосик начнет всасывать смазку уже не из сосуда «, а из маслоуказательного стекла и по быстроте понижения в нем уровня масла можно судить о размере подачи масла насосом. Кроме того, определенным поворотом ручки 12 можно маслоука зательное стекло 9 и совершенно выключить из прибора, что бывает нужно при смене разбитого маслоуказательного стекла.
Фильтрация масла происходит при помощи сетки 13, расположенной непосредственно перед входом масла в ци: линдры насосов и легко вынимаемой для очистки.
Для прогревания прибора в зимнее время, внутри при бора имеется паропроводный капал 14, через который, в случае нужды, пускается пар из котла. Очистка прибора производится через спускной кран 15, расположенный в нижней гайке маслоуказательного стекла. Наполнение прибора маслом производится через крышку 16, непосредственно под которой находится очистительная сетка 17. Для нагнетания масла вручную имеется рукоятка 18.
Вовможпость регулировать подачу смазки снаружи прибора при помощи барашков 4 и возможность непосредственно наблюдать за подачей масла каждым из насосиков делают этот прибор гораздо более удобным сравнительно с первым прибором Фридмана.
Предметный указатель.
А
Адамса конус .... 69-70
Адамса золотники . 382
Адриатик.тип паровоза . . 287
Аллана куллиса . 222
Американская форсунка 134
Анкерные болты..........55
Арка топки .............74
Арматура котла . ... 115
Арцишаприб. тля продувки 155
Атмосфера . . 6
Б
Бабиты паровозные . . 155-458 Балансиры рессорные 482 Бандажи . ... 463
Бантажей порча и ремонт ..511 „ укрепление 464 прокат . .511
„ толщина . . . .512
Байпасы ..................269
„ Зяблова 271
Мелина . . . 270
Мейнеке . . . 296
паровозов с перегревателями 295
„ Харьковск. завода 297
„ Шмидта . -272
Биссел я тележка . . .471
Блок .... . . . 40
Бойля Мариотта закон
Брлты анкерные ..... 55
Борриса прибор . . 252
Борриса тип паровозов . 287
Борриса 'плотники . . . 382
Борьба с конденсацией 290
Бротана котел . . 56
Бронза подшипниковая . 455
Букс ремонт . . ... 197
Буксовые челюсти . 447
Буксовая коробка . 152
Буксовые клинья . . 153
Буксовые лица . 447
Буксовые наличники . . . 452
Буксовые подшипники . 454
Буксовых подшип. напуски 505
„ „ пришаб-
ривание . . . 497
„ „ разметка 500
Буксовые распорки . . 448
Буксовых наличы. разметка 500
Буксы паровозные . . . 447
Буксы Пара ... . 454
Бурдона манометр . . . .120
Буфера..................445
В.
Валики дышловые . . . 376
Вальшерта кулисса . . 230
Вальшерта кулиссы крон. . 423
Вебба тип паровоза . 287
Величина силы тяги • . .196
Винт, как механизм . . 45
Винт переводный 218-241
Винта переводи, разм. рейки 438
Витенберг-Шильг. промывка 151
Влияние разм. эксцентрисит. 178
Внешняя конденсация . . 202
„ перекрыши 173
Внутренняя конденсация 202
„ перекрыта . . 174
Водомерное стекло . . . .115 Водопробные краны . .118 Водян. пар и его свойства 13-23 Воклена паровозы . 279-283 Ворот .................. 42
Впуска предварение или опе-
режение ... 172
Вредное пространство . 183 Втулки цилиндровые . . 329 Выпучины листов котла . 100
Вы пучин исправление . 103
Г.
Габарит.........................69
Гаганса подшипники . . 3G5
Гельсдорфа прибор . . 102
Гейзингера кулисса . . . 239
Гидравлич. испыт. котлов 157 Главные части паровоза 49-146 Головка регуляторная . .126 Головки дышловые . . 362
Гука кулисса ..................223
д-
Давление пара среднее . . 196
Данилина форсунка . 131
Движение относительное 24
„ переменное . 23
„ поршня и золотника 180 „ равномерное 23
„ равномерно перемени. 24
Де-Глена тип паровоза 278
Детройт лубрикатор . . 566
Диаграмма работы пара187-190 „ Цейнера . 204
„ Мюллера . . . .212
„ паровоз, компаунд 246
„ эллиптическая .419
Динамометр ... -26
Джоя кулисса...................224
„ кулиссы проверка . 435
Друмонда тип паровозов 278
Дульца прибор . . . 262
Дымовая коробка 67
„ труба . . 68
Дымогарные трубы . 59
Дымогарных труб поврежд. 111
Дымогарн. труб расположен. 61
„ „ укрепление 63
Дышла . ... 360
Дышла сцепные ..... 265
Дышловые валики . . 376
Дышловые головки . . . 362
Дыш ювые клинья . . . 375
Дышловые подшипники 360
Е.
Емельянова прибор .... 261
Единица теплоты ... 9
3.
Закон Ьойля Мариотта . 7
Законы действия сил основ. 32
Заливка подшипников . 457
Золотник регуляторный . 126
Золотника движение . .180
Золотники Адамса . . . 382
„ Борриса . 382
„ для перегр. пара 390
„ парораспредел. . 165
„ поршневые . 387
„ Ричардсона . . 379
,, с внутрен. впуск. 386
• * Трика .... 184
„ уравновешенные 379
„ цилиндрические 185
Золотников круглых ремонт.402
„ недостатки . . 299
порча . 396
плоек, проверка 399
„ плоских ремонт 384
„ цилиндрических
„ проверка . . . 402
Золотниковая коробка . 321
Золотниковое зеркало . 165
Золотниковые втулки . 38G
Золотниковые кольца . . 390
Золотник»шые окна . . 165
Золотниковый шток . 383
Золотниковый ящик . 321
Зяблова б шпас . . 271
Знблова инжектор ... 142
и.
Индикатор . .191
Индикаторные диаграммы 191
Инерция и ее закон . 24
Инжектора теория .... 136
Инжект Башкина и Зяб тона 142 „ Фридмана . 139
♦
к.
Калория ...... 9-10
Кирпичная кладка котла . 74
Клапан Корнвалийский . 2G3
Клапан предохранит, ци-
линдра .... 267
Клапаны предохран. котла 122 Кл а п ан предох pa ii и те л ь п ы й
„ „ Альфа . 124
„ „ Альфа без
шайб 125
„ Рамсботома 124
„ „ рычажной 122
„ регуляторный . .128
„ Рикура ........ 268
Клапанная машина Ленца 300 Клин .... . . . 44
Клинья дышловые . 375
Клинья буксовые . . 453
Колесных пар осмотр и нормы
размеров...........521
Колец поршневых разметкаЗЗБ Коломенск. завода прибор 257 Кольца золотниковые . . 389
Кольца поршневые 333
Компаунд паровозы . . 242
„ паровозов кулиссные механизмы . . 249 „ паровозов недостатки
и преимущества . . . 275 Конденсация внешняя и внутрен-няя .... 202
„ борьба с пей . 290 „ в паровозах с перегревателями . . . 293 Контр-пар . . .... 308
Конус Адамса . . 69-70
Конус котла . . . 69
Конуса проверка . . .70
Корнвалийский клапан . 263
Коробка буксовая . 452
Коробка дымовая котла . 67 Коробка золотниковая . . 321
Когда дымовая коробка . 67
„ конструкция ... 19
„ обшивка .... 75
„ опоры..................68
„ питание ..............141
„ продувка ... 153
„ промывка .... 148
„ размеры основные 76
Котла топка ................50
„ цилиндрическая часть 58
Котлов испытание . . 157
Котловые правила . . . 156 Котлы Бротана...............56
Коэффициент сцепления . 163 Коэффициент полезного дей-
ствия котла ... 76
Кран Леш ателье . . . .315
Кран Линднера..............253
Краны водопробные . .118
Крауса тележка.............476
Крейцкопф..................348
Крейцкопфа действие сил . 352 Крейцкопфный валик . . 349
Кривошип . . . 160, 462
Кривошипов пальцы . . 462
Кривошипов пальцев порча
и ремонт ............. 517
Круглые цилиндрические зо-
лотники . . . . 185,385
Кулиссных механизмов идея
и назначение . . . .214 Кулисса Аллана ... . 222
Кулисса Вальшерта . . . 230
Кулисса Гука . . . 223
„ Гейзингера . . 230
„ Джоя............224
„ Стефенсона . .219
Кулиссы Вальшерта пров. 423
„ Джоя проверка . 435
Кулиссные механ. паровоза
компаунд .............. 249
Кулиссных механ. проверка 422
„ ремонт 440
Л.
Легкоплавкие пробки . .119
Ленца клапанная машина 300
Лешателье кран . . . 315
.Линднера прибор . > . 253
.Линейные опережения . 171. 116
.Листов котла раз‘едание . 97
Лист лобовой............5'2
„ шинельный . 52
„ ухватный или poi атый 52
Лица буксовые . - - 447
Лопушинского перегреват. . 85
Лошадиная сила 197
Лубрикатор Детройт . 566
„ Натана . . , . 563
„ Фридмана . . 564
м.
Маллета паровозы .... 286
„ прибор ............ 259
Манометры................120
Масла вязкость . ... 552
„ смазочные .... 551
Масленки для смазки па ров. 560
Масса—понятие .... 26
Масштаб.............. . 187
Материалы смазочные . 550
Машина—понятие .... 38
Машина клапанная Ленца . 300
Машина Штумпфа с прямым током пара. . . . 302
Маятник кулиссы Вальшер-
та Гейзингера .... 237
Мелина байпас . . . 270
Меры длины и веса ... 2-5
Мертвые точки............162
Мейнеке байпас ......... 296
Модераторы...............273
Монсона тип паровоза . 278
Мощность паровоза 164,197,528
„ „по котлу 540
„ работы 37
Мюллера диаграмма . .212
Н.
Наивыгоднейшая скорость 203
Накипи образование . • 101
Наклонная плоскость . . 43
Наличники крейцкопфные 355
Наличники буксовые 452
Напуски буксовых подшили. 505
Насыщенный пар . . . .15-16
Натана лубрикатор . . . 563
Начальная конденсация . . 202
Недостатки паров, компаунд 275
Ноткина перегреватель . 92
О.
Обергетмана подшипник . 459
Обода колесные . . .461
Образование накипи . . 101
Обшивка котла ............75
Овальность трубн. отверст. 107
Опережения угол . ... 171
Опережение впуска . . .172
„ выпуска . . 172
„ линейное . .172
Опоры котла.............. 68
Освидетельств. колеси, пар 552
„ КОТЛОЕ5 . .156
Осей паровозных порча и ремонт..............520
Осей паровозных разбег . 468 Оси паровозные .... 459-466
„ радиальные . . 468
Осмотр колесных пар . . .521
„ поршней.............337
„ регуляторн. головки 129
Основные размеры котлов . 76
Открытые тяги кулисе . .218
Отсечка пара ............173
„ наивыгоднейш. . 203
„ п в паро-
возах компаунд . . . 243
П.
Пальцы кривошипов .... 462
Пальцев кривошипов повре-
ждение и ремонт . .517
Пар водян. и его свойства 13-23
Пар насыщен, и ненасыщ. 15-22 Пар перегретый . 19-23,82,291 Пара давление среднее ци-
линдровое .... 196
Пара потеря..............200
„ работа...............185
„ расход...............198
Параллели...............35(1
Параллельные рамы .... 350
Параллелограм сил . . 28
Паровоза промывка . . 148
Паровозы компаунд . . . 242
Паровозов компаунд размеры цилиндров . . 245
Паровозов компаунд индикаторные ди а г ра м м ы 246 „ компаунд кулиссн. меха низ....................249
компаунд особенности ко нет рук ц. 250 компаунд преиму-
щества и недост. 275
„ компаунд троганье с места 250
Паровозы с 4-мя цилиндр. . 278
„ Адриатик 287
Паровозы Борриса . . . 287
„ Вебба . .287
„ Воклена стар.тип.279
„ „ новый „ 283
„ Де-Глена .... 278
„ Друмонда . . .278
„ Ленца .... 300
„ Монсона . . . 278
„ Пасифик .... 288
„ Тандем .... 285
„ Штумпфа . . . 302
Паровые трубы . . . .131
Пароперегреватели .... 82
Парораспределение . . . .165
Пар о расп редел ител ь ны е ку -лиссные механизмы . 214
Парораспределительных механизмов проверка 422
Парораспределительных ме-
ханизмов ремонт . 440
Паспорта паровозов . . 546
Переводный винт . . 218,241
Переводного винта разметка рейки.............438
Передача рамы паровоза . 494
Перегрева пара необходимая степень ......... 292
11ерсгревательЛопуп!инского 85
„ Поткипа . 92
,, Пилок а 83
Перегреватель Фярмаконск. 93 „ Шмид га . 87
Перекрыши влияние . 174
„ золотника . . 173
Перекрещенные кулиссы . 218
Периоды работы пара . .185
Петрова прибор ... . 265
Пилока перегреватель . . 83
Пирометры...............93
Питание котла .......... 144
Плоскость наклонная ... 43
Поверхность нагрева ... 79 Повреждения котлов главнейшие . ... 95
Поддувало . . .... 73
Подогреватель для воды . 306
Подушка паровая . . . .183
Подшипники буксовые . . 454
„ Гаганса . . . 365
„ дышловые . 360
Крейцкопфн. 360
„ Обсргетмана 459
Подшипников буксовых пригонка . . 368
„ „ ремонт 497
дышлов. порча
и ремонт . . ЗЬО
„ натяг • . . . 367
Поезда сопротивление . 531
Поезда состава расчет . 539
Полезный вес паровоза . .164
Порча бандажей...........511
„ золотников . . 396
г листов котла . . . 97
„ осей................520
решетки котла . . 104
„ связей . . . .109
„ труб дымогарных .111
„ цилиндров ... 325
„ швов котла . . . 95
„ эксцентриков • . 524
Поршни . ... 332
Поршневые кольца . . , 333
Поршневой осмотр . . . 337
Поршневые сальники . . . 343 Поршней хода проверка . 356 Поршневой шток . . 339
Поршня движ« пня характер 180
Потери лара при работе маш.200 Потолок топки • . . . 52
Правила наблюд.за котлами 156 Предварение впуска и вы-
пуска .... . 172
Предохран. клапан котла 122 „ „ Альфа 124
„ „ Альфа .
бешайбз 125
Предохр. клапан рычажной 122 „ ,, Рамсботома 124
„ „ цилиндра 267
Предохранительные пробки!19 Преимущества паровозов
компаунд . 275
Прибор для увеличения
сцепления колес . . 547 Прибор для расточки цил. 327 „ Гельсдорфа............102
„ Арциша для продув. 155 „ Фридмана с невидимой смазкой 568
„ Фридмана с видимой смазкой . 572 Приборы для трогания с места паров, компаунд 250 Прибор для трогания с места паров. Борриса . 252 Прибор для трогания с ме-
ста паров. Дульца . 262 Прибор для трогания с ме-
ста паров Емельянова 261 Прибор для трогания с ме-
ста паров. Коломен. зав. 257 Прибор для трогания с ме-
ста паров. Корнвалийск. 263 Прибор для трогания с ме-
ста паров. Линднера 253 Прибор для трогания с ме-
ста паров Маллета . . 259 Прибор для трогания с ме-
ста паров. Петрова . 265
Приб. для перепуска возд. 269 „ „ проверки контр-
кривошипов 428 Пригонка подш. буксовых 360 „ „ дышловых . 360
Применение контр-пара . . 308
Пробки легкоплавкие предохранительные . . .119
Проверка дымовой трубы . 70 „ золоти, зеркала 399 „ золоти, плоских 402 цилиндрических . . 402
„ Коломенского прибора............411
Проверка конуса .... 70
„ кулиссы Вальшерта 423
„ кулиссы Гейзингера 423
„ кулиссы Джоя . . 435
„ параллелей . . 353
„ постановки трубы
конуса . .70
„ прибора Линднера 410
„ пригонки буксовых
подшипников 508
„ рамы паровозной . 487
„ расточки буксовых
подшипников 508
„ хода поршня . . 356
„ центров подшипник.374
„ эксцентриковых
кулисе . . 437 Продувка котла . ... 153
Промывка паровозн. когла 148
„ горячая . ... 150
„ Витенберг-Шильга- 151
„ на Уайта . . . .152
Пропуск пара золотниками 397
Пространство вредное . .183
Противовесы.............462
Прямоточ. машина Штумпфа 302
Работа пара в цилиндре . 185
„ „ с расширением 173
„ сил.................37
Работы пара в цилиндре величина ... 185
Работа пара в периоды .185
Равновесие.............. 27
Равнодействующие силы 27
Радиальные оси..........468
Разложение сил .... И)
Размеры золотников, окон . 321
Размеры цилиндров . . 244
Размеры котла основные . 76
Разметка рейки переводного
винта . . .... 438
Разметка буксовых наличн. 500
„ дышл, по цнипн. 368
„ осевых подшипн. 502
„ поршневых колец 335
Расчет состава поезда . . 539
Рама паровоза . . . . 443
Рама топочная............53
Рамы паровоза проверка 487
Рамы паровоза передача 494
Рамы паровоза ремонт . . 484
Расход пара на един, работы 198 Распределение пара простым золо1ником . . .165
Распределение клапанами . 300 Распредепение цилиндрическими золотниками . 184
Расположен, дымогарн. труб 61
Реверс..................241
Регулятор Цара . . .130
Регуляторная головка . .126
Регулятора, головки осмотр 129 Регуляторный золотник . .126 Регуляторный клапан . . .128 Ремонт бандажей .... 511
„ буксовых наличн. 500
„ „ подшипн. 497
„ выпучин в котле 103
„ дышл . . . 360
„ дышловых подшипн .366
золотников . 396
крейцкопфн. наличн.555 круглых золотников 402 кулиссных мехам. 440 осей паровозных . 520 осевых подшипн. . 502 пальцев кривошипа.517 передней решетки 114 плоских золотников 399 поршневых колец 333
„ штоков340
решетки котла 105 решетки поврежд 104 рейки перев. винта 438 трещин котла . .103
Ремонт тр\ 6 дымогарных 113
„ штока поршня . . 340
„ эксцентриков . . . 524
Рессоры..................478
Рессор гибкость . . . 478
Рессоры сопряженные . . 482
Рессорные подвески . . 481
Решетка передняя ... 59
„ задняя .... 52
Рейка паровозной рамы 495
Рейки переводного винта раз-метка ..............138
Рикура клапан .......... 268
Ричардсона золотники . . 379
Рогатый лист..............52
Рычага переводного разметка рейки...............438
Рычаги....................38
С.
Сальник Шмидта...........344
Сальники поршневые . . 343 Свисток..................132
Свойства перегре-
того пара . . 19-23,82,291 Свойства водяного пара 13-23 Связи топочные .... 54 „ лапчатые .... 55 „ подбуксовые . . 448
Связей порча . .... 109
Силы тяги величина . 196,528 Сила лошадиная...........197
Сила сцепления...........163
Сила тяги котлов . . .541
Сила тяги цилиндров . 197,450 Сила центробежная .... 34
„ центростремительная 34 Силы действующие на крейц-
копф ...............352
Силы и их инерция . . 24
Силы и их изображение 27 „ инерции . . .162
Сило сновн.законы дейсiвия 32 Сил параллелограм . . 28
„ работа ... .37
Сил разложение ... . 30
„ сложение ... .28
Сифон....................73
Скалка поршня и золотника 384
Скорость наивыгоднейшая 203
Скорость движения средняя 23
Скрепы паровозной рамы 443
Скрытая теплота парообразо-
вания ... . . 12
Сложение сил . . 28
Сложение параллельных сил 30
Смазка графитовая . . . 558
Смазка паровозов .... 549
Смазка паровоза с перегревателем . . . . 556
Смазки теория ... . 549
Смазочные материалы . 551
Смазочные масленки 560
„ лубрикаторы . 563
„ приб. Фридмана 568
Смазывание паровозов . 559
Сопротивление поезда . 531
„ вагона . . 537
„ паровоза 537
Состава поезда расчет . . 539
Среднее давление пара в цилиндре .................196
Спицы колесные . . . . 161
Станок для расточки пилив. 327
Стекло водомерное ... 115
Степень перегрева пара 292
Стефенсона кулисса . . .219
Ступиц колес износ . 516
Сцепления сила . . . 163
Сфероидальное состояние 12
Т.
Тандем паровозы...........285
Тарелка буферная . . 446
Тележка Бисселя . . 471
„ Крауса . 476
Тележки паровозные . 471
Температура вспышки 553 воспламенен. 553 „ критическая . 17
Теплоемкость .... 10
Теплопроводность . . 10
Теплота ................... 8
Теплота парообразов. скрытая .....................12
Теплотворная способность 10
Термометр..................8
Технические условия для ци-
линдрово! о масла . . . 557
Течь связей ..... 109
Течь труб дымогарных . 112
Топка котла...............50
Топки части отдельные . 52
Топочная рама.............53
Трение....................35
Трещины в листах котла 98
Трех-цилиндровые паровозы 289 Трика золотники . 184,378,393 Троганье с места паров, компаунд .................. 250
Труба дымовая . . 68
Трубы дымогарные . . . 59
Труб дымогарн. постановка 62
, „ порча 111
Труб дымогарных течь . .112
Трубы дымовой проверка 70
Трубы паропроводные . . 126
Трубы паровые . . . 131
Тяги сила........... 196,528
Тяжести центр . ... 31
У.
Угол опережения ... 171
Удельный вес ....
Указатель потолка топк . 117
Укрепление бандажей 461
Укрепление труб дымогарн. 63
Уркгарта форсунка 133
Ухватный лист.............52
Ф.
Фармаковского перегреват. 93
Форсунки . . . 133
„ Американская . 134
„ Данилина . . . .134
„ Уркгарта .... 133
Фридмана инжектор . . 139
„ лубрикатор 564
„ смазочп. прибор 568
X.
Хода поршней проверка . 356
ц
Цапфы кривошипов . . 1Ь2
Цара регулятор • . . 130
Центр тяжести...........31
Центров колесных порча и ремонт.............516
Центробежная сила ... 34 Центростремительная сила. 34 Цейнера диаграмма . . . 204
Цилиндровая сила гиги . . 531 Цилиндр высокого давлен 244 Цилиндр низкого давления 244 Цилиндры компаунд паров. 245
Цилиндры паровозов . 318
,, „ внутр.. 318
„ „ наружн.318
Цилиндров порча и ремонт 325 „ размеры . 244, 322 „ испытание . 331
Цилиндровые втулки . . . 329
Цилиндрическ часть котла 58
Ч.
Чеканка швов..........95
Ш.
Шатун и кривошип . . • .160
Шатунов головки......362
Шатуны . . . 160
Швов чеканка ... . 95
Шеффера манометры . . 120
Шинельный лист . ... 52
Шины . . .... 163
Шмидта перегреватель . 87
байпас . . . 272
„ сальник . . . 344
„ юлотники . . 392
Шток поршня...............339
Штумпфа машина . . . 302
Э.
Эллиптическая диаграмма . 419
Экипажная часть .... 443
Эксцентриков порча и рем. 524
Энергия—понятие о ней . 46
Эксцентрик..............167
Эксцентриков размеры . .178
„ ремонт . . 524
Эксцентриситет . . .168
Эксцентриситета влияние р<1змеров..........178
Я.
Явления в котле при заправ. 100
Явления физические и химические ..............2
Г&С nttr № г#е>^
Х/Мкд’*
& '’Г)