> Техника, страница 69 > Паровоз

Паровоз

Паровоз, передвижная теплосиловая установка, снабженная паровой машиной и предназначенная дня перемещения по рельсам вагонов. П. разделяются по роду службы на следующие три основные группы: пассажирские, товарные и маневровые. Товарные возят составы большого веса с уме ренными скоростями, пассажирские предназначены для сравнительно легких составов и высоких скоростей движения. Запасы воды и топлива помещаются или на специальном прицепном тендере или на самом П. (танк-11.). Последний тип применяется гл. обр. для маневровой работы и для пригородных пассажирских сообщений.

Основной характеристикой П. является касательная сила тяги F_k, создаваемая давлением пара на поршни паровых цилиндров, отнесенная к ободу движущих колес. Если Р_к—сцепной вес П., то есть сумма нагрузок, передаваемых на рельсы ведущими и сцепными осями, в килограммах, у>_к—коэф. сцепления колес с рельсами, п, d и I—число цилиндров, их диаметр и ход поршня в ж (в случае машины компаунд п и d—число и диаметр цилиндров низкого давления), D—диам. ведущих колес в ж, £—индикаторный коэф. то есть отношение среднего индикаторного давления к котловому (в случае машины компаунд среднее индикаторное давление берется по ренкинизированной диаграмме), р_к— давление пара в котле в кз/сж², у_т—механический кпд машины, то:

r_lm- 10 000. ^d*J ⁿ.f.p“, (Ι,ι

а из условия сцепления:

Pk max ~ V*k 1 к

С другой стороны, вес поезда определяется из ф-лы:

Р—полный вес П., w₀ [w^]—УД· сопротивление движению П. [вагонов] на горизонтальном пути, i_k—уд. сопротивление подъема. Из этих ф-л следует, что товарные П. (большое Q) должны иметь большое Р_к, следовательно большое число сцепных осей (обычно 4 или 5, реже 6 и более), небольшой диам. колес (1,2—1,5 ж), и работать с большими наполнениями цилиндров ε (в среднем 0,35·—0,45), чтобы реализовать большую величину среднего индикаторного давления р₍, а следовательно и 1<. Пассажирские П. имеют сравнительно малый сцепной вес и большой диам. колес (1,7—2,2 ж); обычное число сцепных осей 2—4, среднее наполнение цилиндров 0,2—0,35. Большое число сцепных осей в товарных П. легко позволяет распределить их вес на эти оси, не прибегая к устройству поддерживающих осей, почему присутствие последних здесь не обязательно. Пассажирские П. для езды с высокими скоростями должны иметь большой котел и мощную топку, требующие наличия поддерживающих осей, которые необходимы кроме того и благодаря большим скоростям хода. Далее П. разделяются: по числу цилиндров на 2-, 3- и 4-цплиндровые; по принципу действия пара на П. однократного расширения и П. компаунд; по роду пара—на П. с перегревом и без него, и т. д.

Т и п ы П. Тип П. в СССР обозначается тремя цифрами, разделенными тиро. Псфвая указывает число передних поддерживающих осей; вторая—число движущих осей, то есть таких, на которые шатунами и спарниками передается сила давления пара; третья циф-

Расположение осей (перед справа)	Название	Обозначение	Серии П. в СССР	Примечания
ОО	Днухпарка	0-2-0		Тапки для обслуживания з-дов и тому подобное.
ООО	Трехпарка	0-3-0	Т, Ь	Танки и устаревшие П. с тендерами
ОООО	Четырех- парка	0-4-0	0,4, ы,ь	Распространенный в СССР тип товарных П., вытесняется типами 0-5-0, 1-4-0 и 1-5-0
ООООО	Пятипарка	0-5-0	Э	Распространяется в СССР
ОООООО	Шестипарка	0-6-0	—	Очень редки
о оОО	Форней двух-спаренвый	0-2-2	—	1 Тапки за границей, редки
о оООО	форпей трех-спаревный	0-3-2
ООо	—	1-2-0	д	Старые пассажирские
ООО о	Могул	1 -3-0	н, я	Пассажирские, вытесняются типами 2-3-0, 1-3-1 и 2-3-1
ООООо	Консолиде- шен	1-4-0	Щ, M, Р, X, ц, ш	Товарн. и товаро-пассаж., вытесняются типами 1-5-0, 1-4-1 и 1-5-1
ОООООо	Декапод	1-5-0	Е, Ф	Распространенный в Америке и Зап. Европе тип товарного П.
ООООООо	Центипед	1-6-0	—	Тяжелые товарные П., редки
оОО°	Колумбия	1-2-1	b (танк)	Пассажирские, редки
оОООо	Прери	1-3-1	С, b	Пассаж.; в С. Америке также товарн. большой скорости
оООООо	Микадо	1-4-1	b (танк)	Тип товарного в С. Америке
оОООООо	Санта Фе	1-5-1	—	Товарный, распространяется в Америке и колониях
оООООООо	Яваник	1-6-1	—	Товарные, редки
о оОООо	Адриатнк	1-3-2	—	Пассажирск. в Австрии, вообще редки
ООо о	Америкен	2-2-0	II	Устаревшие (слабые) пассажирские
ООО о о	Десяти но леей а	2-3-0	А, Б, В. Г, Ж, 3, К, У	Распространенный в СССР тип пассажирского П.
ООООо о	Двенадцати- колеска	2-4-0	м	1 Тяжелые пассаж, и быстроходные товарные, относительно редки
ОООООо о	Мастодонт	2-5-0	—	1
оОо о	Бицикл	2-1-1	—	Устаревшие слабые быстроходные 11. в Англии
оОО° о	Атлаптик	2-2-1	—	Быстроходные пасс. П., вытесняются типом 2-3-1
о ООО о о	Пасифик	2-3-1	Л, b (полу га НК)	Современный тип быстроходного пассажирского П.
оООООо о	Маунтен	2-4-1	—	Быстроходные товарные и тяжелые пассаж. П. в С. Америке
о о ОО о о	Ридинг	2-2-2		Быстроходные пассаж. П. на плохом топливе для легких поездов
о о ОООо о	Бантик	2-3-2	Соответ ственно:	Быстроходные пассажирские, редки
ОоОООо	Беломорец	0 о 1 1 1 i 1 1 1 1	1-4-1	Из группы проектных типов П. с взаимозаменяемыми частями, предложен-
ОоООООо	Азовец			ных А. С. Раевским и М. В. Рололо-
ОоООо о	Черноморец	2-2-1-1—0	2-3-1	чбовым. Помещение бегунка между [ задними движущимися осями дает воз-
ОоОООо о	Каспиец	2-3—1—1—0	2-4-1	можиость сделать большую топку и
ОоООо о о	Аралец	3-2-1-1-0	2-4-1	1 уменьшает буксование В громадном большинстве случаев—
ОООООО	Дуплекс	0-34-3-0	Я, Ф	системы Маллета. Тяжелые товарные тпхоходпые 11. Хороши как толкачи.
ОООООООО	*	0-4+4-0		0 —4+4-0 и 1-4 + 4-1 весьма распространены в Сев. Америке. В последнее
о ОООООООО о	*	1-4+4—1		время их перестали строить, возвратясь к Микадо и Санта-Фе с даиле-
оООООООООООо	»	1 -5+5-1		ннсм на оси до 30 m и больше. Триплекс—единичные экземпляры в Север-
О ОООООООООООО О	Триплекс	1-4+4+4-1		ной Америке; последняя группа осей—, под тендером

ра указывает число задних поддерживающих осей. У дуплекс и триплекс, у которых оси разделены на две или три группы, обслуживаемые отдельными машинами, числа осей отдельных групп соединяются знаком+. В табл. 1 приведены схемы обозначения и названия различных типов П.

С в е д е н л и и з и с т о р и и П. Первый II. ж.-д. колеи общего пользования пошел но рельсам в 1825 г. на открытой в Англии Стоктон—Дарлингтонской ж.д.; ото был знаменитый «Локомошен» (фигура 1), имевший следующие размеры: поверхность нагрева котла (корнваллппскнй)5,57.и²,

Фигура 1.

давление пара в котле 2 atm, 2 вертикальных цилиндра диаметром 241 миллиметров, ход поршни 610 лис, диаметр колес 1 220 миллиметров, вес П. в рабочем состоянии 6,4 тонн В последующие десятилетия была осуществлена передача движения от поршней к колесам при помощи шатунного механизма. Впервые введен трубчатый котел (1829 г.) на Стефенсоновском II. «Ракета», побе-

Современные II. Развитие П. за сто лет его существования прошло большой путь от рудиментарных форм стефенсоновского «Локомошена» до современных совершен, конструкций, позволяющих П. успешно бороться за свое существование на рел ьсовых

Фигура 2.

путях несмотря на появление новых соперников в виде тепловозов и электровозов. В большинстве случаев эксплуатон-ные задачи ж.д. разрешаются при помощи П. проще и дешевле, чем электрической или тепловозной тягой, которые вытесняют II. на участках особенно интенсивного движения, горных линиях и (предположительно для тепловозов) на линиях в пустынных местностях с недостаточным количеством воды.

	Ч 1 —|—ц; 1
vfip	и|
Рл
Г 1Ы-Д1	И©ГГ

Фигура 6, Б.

лителе в знаменитом «паровозном бою» при Рейнхиле. Фигура 2 дает схематич. вид. «Ранеты», развивавшей с поездом весом 13 тонны скорость ~ 50 к.м/ч. Современные парораспределительные механизмы (Стефенсона, Гука, Гсйзингера) появились на П. в 40-х годах; принцип двукратного расширении пара впервые применен в паровозной машине в 187G г. Истории. дата появления первого в мире перегревного П.—1898 г. (Германия).

Паровозостроение развилось в большую отрасль промышленности во всех передовых странах. Период установления конструктивных форм II. нужно считать законченным к 1875 г. С 1876 года началось применение к паровозной машине принципа компаунд,

впервые примененного швейцарским инженером Л. Маллетом на французской дороге Байонн -Биарриц. В России принцип компаунд был теоретически развит и применен в 80-х годах на Юго-Западных дорогах инж. Бородиным. II. компаунд дают значительную экономию топлива и получили большое распространение в Европе, но в США, всегда ставивших главной целью мощность П. и простоту его конструкции, они распространения не имеют. В России в период 1895—1905 гг. строились преимущественно II. компаунд (серии О, А, Н). Применение перегрева пара впервые появилось в Германии в 1898 г. (В. Шмидт) и затем быстро распространилось повсюду. Со-

Фиг. временные паровозы нестроятся без перегрева пара, кроме малых заводских и специальных. От применения умеренного перегревав 270—300° теперь перешли к высокому перегреву до 370—400°. Следующим шагом явилось введение подогревания воды для питания котла. Этим достигают экономии топлива и избегают снижения температуры воды в котле, что очень важно для сохранности котла. Так как II. часто приходится пользоваться жесткой водой, дающей большое отложение накипи в котле, то теперь их снабжают водоочистителями. Современный II., снабженный всеми усовершенствованиями, представляет собой сложную машину с числом рычагов, рукояток, приборов и прочие, доходящим до 40, и требует квалифицированного обслуживания. Его кпд в целом достигает в обычных условиях 8—9%, а при благоприятных условиях 12%. К 11. теперь предъявляют очень высокие требования. Хо довые скорости курьерских поездов в главнейших странах Европы (Франция, Англия. Германия) и на лучших дорогах Северной Америки 100—120 км/ч при весе поездов в 500—600 т, а в США до 1 000 т, при безостановочных пробегах 250—360 км, и даже 633 км (с набором воды на ходу) в Англии и в США. Товарные II. достигли особенно мощного развития (до 4 800 сил и 400 тонн общего веса) в США, причем вес товарных поездов достигает 7 000—10 000 т, а в отдельных случаях и 15000 тонн Тенденции современного паровозостроения направляются в сторону создания экономных машин большой мощности и большой скорости и с высоким кпд. США достигли уже предела (раз

вития П. по длине машин, габариту и на грузкам на ведущие оси (30—33 тонн) в современных условиях. Европа применяет нагрузки 20—23 т, использовала свой габарит полностью и имеет резерв по длине. В СССР нагрузка на ведущую ось пока не превышает 18,5 тонн по состоянию путей, но в отношении линейных размеров П. возможно идти дальше США. Быстрый темп развития работы ж.-д. транспорта в связи с осуществлением иятилетного плана социалистического строительства требует немедленного введения мощных П. Намечается постройка II. типа 1-5-2 с нагрузкой на ведущую ось в 23 т, а для отдельных участков—такого же типа с нагрузкой 27 тонн для товарных поездов весом 4 000—5 000 тонн и типа 2-4-1 или 2-4-2 с нагрузкой на ведущую ось до 22 тонны для курьерских поездов весом 600—800 тонн с ходовыми скоростями 100—120 км/ч. Как и вообще в технике па-

ровой машины, применение высокого давления в паровозной машине обещает создать крупный переворот, приближающий П. по кпд к наиболее совершенным машинам современной техники—двигателю внутреннего сгорания и паровой турбине. Первые опыт-

ми, 23—ведущая ось наружных цилиндров, 24—ведущая (коленчатая) ось внутренних цилиндров, 25—передний бегунок, 26—внутренний паровой цилиндр, 27—наружный паровой цилиндр, 28—поршень, 29—поршневой шток,30—крейцкопф, 31—параллель, 32—ведущее дышло, 33—сцепные дышла, 34 — эксцентриковая тяга, 35—кривошип, 36—рессоры, 37—балансиры. Характеристика этого 11.: диам. цилиндров 560 миллиметров, ход

Фигура 8, Б.

ные образцы И. высокого давления, в частности П. сист. Лёффлер-Шварцкопф Герм, ж. д. с давлением 120 aim, дают очень обнадеживающие результаты. Расход топлива в этом типе П. получается на 45—50% меньше против обычного расхода, и общий кпд доходит до 18—20%. Мощность на единицу веса паровоза высокого давления позволит избежать чрезмерных нагрузок на ведущие оси, достигнутых американцами, ограничившись увеличением количества сцепных осей, и освободиться от затрат на усиление верхнего строения пути и мостов, требующихся при применении америк. нагрузок. В табл. 2 и 3 приведены основные размеры нек-рых современных II. наших и заграничных.

На фигуре 3 (вкл. л., 1) товарный П. типа 1-5-0 Прусских ж. д. с указанием главных частей II.: 1—огневая коробка, 2—кожух топки, 3—цилиндрическая часть котла, 4—дымовая коробка, 5—распорные связи, 6—потолочные связи, 7—лапчатые связи, S—колосники, 9—передняя трубная решетка, 10— сухопарник, 11—регуляторный вал, 12— регуляторная труба, 13—регуляторная головка, 14—паропроводные трубы, 15—дымогарные трубы, 2 С—жаровые трубы, 17—па-роперегревательные элементы, 18—коллектор пароперегревателя, 19—дымовая труба, 20—форсовый конус, 22—искроудержательная сетка, 22—спаренные оси с колеса поршня 660 миллиметров, диам. сцепных колес 1 400 миллиметров, диам. поддерживающих колес 1 000 миллиметров, жесткая база 4 500 миллиметров, полная 9 000 .м.и, рабочий вес 98,5 т, сцепной вес 84,9 т, давление пара 14 к?/с.и², площадь колосниковой решетки 3,25 λι², испаряющая поверхность нагрева 213,9 λι², поверхность пароперегревателя 65,4 λι². На фигуре 4 (вкл. л., 22) дан общий вид и план курьерского 4-цилиндрового компаунд-11, (стандартный тип) типа 2-3-1 Герм. ж. д. На фигуре 5 (вкл. л., 222)— продольный разрез и план курьерского 4-цплиндрового компаунд-П. типа 2-4-1 Франц, ж. д. На фигуре 6, А (вкл. л., IV) и 6, Б показаны разрезы и виды спереди и сзади товарного И. типа 0-5-0 серии Э ж. д. СССР. Его главные размеры след.: диам. колес 1 320 миллиметров, общая база 5 780 миллиметров, давление пара в котле 12 aim, диам. цилиндров 630 миллиметров, ход поршней 700 миллиметров, поверхность нагрева, омываемая газами, 244,75 λι², омываемая водою 261,8 .к², внутренний диам. котла 1 730 миллиметров, число дымогарных труб 184, число жаровых труб 27, расстояние между решетками 4 660 миллиметров, площадь колосниковой решетки 4,2 λι², вес II. в порожнем состоянии 71,73 т, в груженом — 80,25 т, средняя сила тяги °’^e1)^d2- р=15 154 килограмма, коэфициент сцепления 1 : 5,30. На фнг. 7, А (вкл. л., Г), и 7, Б показан продольный и поперечный

Серия			Тин	Предельная скорость Ό	Число цилиндров высокого давления η			Число цилиндров низкого давления п		Диам. цилиндров высокого давления	1 Я о а ь * ОТ; 5 * „ 2 £ 5 о £ Гои ^ о.я		Ход поршня I	Диам. движущих колес D	Рабочее давление пара Pk	Испаряющая поверхность нагрева Н*		о — ri *>, В^ я ά £ ° о. и 2« Н и	вй Лк	Нлощ. колосников. решетки R	о о S3 И в 4> Cf О	Раб. вес без тендера Р	F-. а + 8°. е - i а ft я
Ав			2-3-0	100		1		1		500	730		650	1 830	11,5	152				2,16	41,7	57	105
Б			2-3-0	106		2		—		550	—		700	1 830	13.0	161	41,0		0,25	2.80	47.0	72	120
Гд			2-3-0	100		2		—		560	—		700	1 730	12.0	169	47,5		0.28	2 80	50,2	74	120
Еф			1-6-0	55		2		—		635	—		711	1 320	12.7	240	61,3		0,26	6,00	77.6	88	135
Ел			1-5-0	55		2		—		650	—		711	1 320	12,7	242	66,9		0,27	6.00	80.3	91	140
3			2-3-0	90		2		—		575	—		600	1 700	12.0	147	31,0		0.21	2.34	44,8	69	110
К			2-3-0	105		2		—		575	—		650	1 700	12,0	164	40.0		0,24	2,72	45,4	70	ПО
НУ			2-3-0	110		2		—		575	—		650	1 900	13.0	181	47,4		0,26	3,18	48.0	73,2	120
л			2-3-1	120		4		—		460	—		650	1 840	12.0	270	85.5		0.32	4,65	51,9	96	150
м			2-4-0	100		3		—		540	—		700	1 720	13,0	260	87,7		0,34	6.00	72,5	101	155
II·			1-3-0	95		1		1		480	720		650	1 900	11.5	162	—		—	2,20	43,3	59	100
II"			1-3-0	105		1		1		500	730		650	1 900	12.0	143	—		—	2,20	45	59	100
II"			1-3-0	95		1		1		500	730		650	1 700	12.0	143	—		—	2,20	43,5	58	100
ЦУ			1-3-0	95		1		1		500	730		650	1 700	13.0	157	—		—	2,60	45	60	105
11“			1-3-0	95		2		—		540	—		650	1 700	120	127	38,9		0,31	2,45	44,4	61	105
00			0-4-0	45		2		—		500	—		650	1 150	12.0	153	—		—	1.85	50	50	95
0«			0-4-0	45		1		1		500	730		650	1 200	11.5	153	—		—	1,85	52,5	52,5	95
0"			0-4-0	50		1		1		500	730		650	1 200	12.0	153	—		—	1,85	52,5	52,5	95
Оу			0-4-0	50		1		1		500	730		650	1 200	12,0	132	29,2		0,22	1,85	55	55	95
Р			1-4-0	50		2		2		400	600		600	1 280	12,0	172	—		—	? 52	52,9	65	100
с			1-3-1	110		2		—		550	—		700	1 830	13.0	207	51.5		0,25	3.80	47,2	75 8	120
СУ			1-3-1	110		2		—		575	—		700	1 850	13.0	197	72.0		0,36	4.73	53,9	82,5	125
У			2-3-0	105		2		2		370	580		650	1 730	14.0	182	—		—	2,63	44.7	71	115
уу			2-3-0	105		2		2		410	580		650	1 730	14.0	152	38,9		0,26	2,83	49.2	75,8	120
ф			1-6-0	60		4		—		500	—		660	1 450	14.0	262	60,8		0,23	5,10	87,6	102	150
II			1-4-0	55		1		1		530	750		650	1 250	12,0	180	—		—	2.48	52,1	61	100
III			1-4-0	55		1		1		510	765		700	1 300	13,0	206	—		—	2,80	62.3	72	120
III			1-4-0	65		1		1		510	765		700	1 300	14.0	206	—		—	2,80	64,2	77.3	120
щч			1-4-0	65		1		1		540	765		700	1 300	14,0	177	51,0		0,29	2.80	64,7	77.8	120
ыч			0-4-0	55		1		1		520	790		650	1 200	12.0	147	43,0		0.29	2,55	60.9	60.9	95
э			0-6-0	55		2		—		630	—		700	1 320	12,0	194	52.0		0 27	4,46	80-5	80.5	125
Э,	Эг,ш		0-6-0	55		2		—		650	—		700	1 320	12.0	207	49,7		024	4.46	81.2	81.2	125
ЭУ			0-5-0	55		2		—		650	—		700	1 320	12,0	195	66,0		0,34	4.46	85 6	83,6	130
я			1-3-0	95		2		—		482	—		650	1 800	и.о	161	—		—	2.30	40,5	50	80
и			0-3+3-0	45		2		2		475	710		650	1 200	12.0	206	—		—	3.50	82,3	82.3	125
н"			0—3+3—0	45		2		2		510	770		650	1 230	12 0	178	47,4		0 27	3.40	89,4	89.4	135
V			0-4-0	55		2		—		575	—		650	1 220	12.0	163	40.4		0,25	3,03	64,4	64.4	—

Таблица 3.—Размеры современных П. заграничных железных дорог.

Название ж. д.	Тип	Предельная скорость V	Число цилиндров высокого давления η		Число цилиндров низкого давления п	Диам. цилиндров высокого давления de.	Диам. цилиндров низкого давления du.	Ход поршня /‘	Диам. движущих колес D	Испаряющая поверхность нагрева Я*	* ^ в:г а о. и £ о 77 с в о о С с.	Вц Лк	Площадь колосниковой решетки Я	а о. в^ So В <у О η	Раб. вес без тендера Р	В о. н Е-ч о-Ь Ой, о я 2 62 * V Р« si
Англ. Север, ж. д.	2-3-1	_		2	_	580	_	660	2 032	272	49	0.18	3,82	60	92	148
Франц. Юж.ж. д. 1 Chicago—Pacific	2-3-1	—		2	—	630		650	1 940	203	74	0,36	4.00	54	89	133
ж. д. (Америка). Delawar—Lackawanna ж. д.(Аме-	2-4-1			2		711		711	1 880	436	116	0,27	5,85	115	167	253
рика). Баденских ж. д.	2-3-1	—		2	—	686		711	1 854	342	71	0,21	8.48	90	139	214
(Германия).	2-3-1	—		2	2	440	680	660	2 100	225	77,5	0.30	5,00	53	96	159
Прусских ж. д. (Германия).	2-3-2	90		2	_	560	_	630	1 650	139	19,2	0,35	2,42	46,5	105	105
Саксонских ж. д. (Германия).	1-4-1	100		2	2	480	720	630	1 905	227	74.0	0,32	4,50	68	100	162
Прусских ж. д. (Германия).	1-4-1	_		2	_	620	_	660	1 750	221	82,0	0.37	4,00	68	98	160
Мадрид—Сарагоса (Испания).	2-4-0	_		2	_	580	_	660	1 400	217	60,5	0.28	3,90	58,5	78,5	115
Английских ж. д. Саксонских ж.д.	0-5-0	—		4	—	426	—	711	1 410	160	41.3	0,26	2,93	74.8	74,8	107
(Германия). ,.	0 1 0 1 о	40		2	—	620	—	6G0	1 260	136.5	41,5	0,31	2,30	79,4	79,4	157
Прусских ж. Д. (Германия).	0-5-0	60		2	_	630	_	660	1 400	146.5	53	0.36	2,62	71,5	71,5	116
Прусских ж. д. (Германия).	1-5-0	65		2		570	_	660	1 400	195	68,4	0,35	3,90	80	93	141
Denver—Ilio Grande ж. д. (Америка).	1-5-1			2		787		813	1 600	449	123,5	0,27	8,18	153	194	_ }
Вюртембергских ж. д. (Германий) Виргинских ж.д.	1-6-0	60		2	2	510	760	650	1 350	233	80	0,34	4,32	93,5	106,5	153 408
(Америка). Eric щ.д. (Аме-	1-5+5-1			2	2	762	1 220	813	1 422	800	197	0,25	10,10	280	310,5 .
рика).	1 — 44-44-4 — 1	-		6	• —	914	-.	813	1 600	640	147	0,23	8,37	315	387	387
Ο,ΧιΛ. *· ·· t

разрез и вид на арматуру пассаж. 3-цилиндрового П. типа 2-4-0 серии М ж. д. СССР. На фигуре 8, А (вкл. л., VI) и 8, Б показан продольный и поперечный разрез и вид на арматуру пассажирского П. типа 1-3-1, серии СУ ж. д. СССР. Главные размеры следующие: диам. цилиндра 575 миллиметров, ход поршня 700 миллиметров, диам. переднего бегунка 1050эш, диам. ведущих колес 1 850 миллиметров, диам. поддерживающих колес 1 320 миллиметров, общая поверхность нагрева 269,14 м^г, площадь колосниковой решетки 4,73 JH², вес порожнего П. 77,2 т, вес груженого П. S5,2 т, сцепной вес II. 54 т, сила тяги

°fp=8 132 килограмма. На вкл. л., VII даны общие виды паровозов США: товарный

4-цилиндровый П. типа 1-4+4-1 с машиной однократного расширения и бустером (Denver a. Rio Grande Western), быстроходный товарный 3-цилиндровый П. с

-δ ^{20 30 w} so_ высоким перегревом

^ν·*"7" пара (Union Pacific),

^φι1Γ· ⁹· тяжелый пассажир ский 2-цилиндровый П. типа 2-4-1 Пенсильванской железной дороги и пассажирский 2-цилиндровый II. типа 2-3-2 ж. д. New York Central. На вкл. л.,

woo

10000

VIII показаны П.

Заи. Европы: пассажирский 2-цилиндровый П. типа 2-3-0 Шотландских ж. д., пассажирский 4-ци-линдровый паровоз компаунд типа 2-3-1 Герм. ж. д., и пассажирский 2-цилиндровый танк-П. типа 2-3-2Герм, ж д.

На вкл. л., IX даны общие виды паровозов ж. д. СССР: пассажирский 3-цилиндровый II. типа 2-4-0 серии М, пассажирский паровоз типа 1-3-1 серии СУ и товарный II. тина 0-5-0 серии Э.

Мощность и экономичность II. Работа, развиваемая паром в цилиндрах на 1 оборот колес, за вычетом работы трения в механизме машины, равна:

Vm, Vi · Ю 000 · ί · 2 · п к гм. (4)

За это же время работа силы тяги на ободе движущих колес составит

n-D-F_k. (5)

9000

8000

7 ООО * 6000

5000

то

3000

2000

woo

20 90 60 80 100

V в км/час

Фигура 10.

Соединяя (4) и (5) знаком равенства и определяя F_k, находим

^=^-р.-^-юооо-п =

= 10 000· Vm-ξ·^ -n-Vk- (6)

Если V—скорость хода поезда в км/ч, то развиваемая на ободе колес мощность дт ,ηρ υ · 1 000 1 FkV tp

B_k-nBF_k·- _{D 3β0υ} ·₇₅ - ₂₇₀ №. (Ο

Если и- -расход пара в килограммах за 1 рабочий ход поршня в цилиндре, то часовой расход пара на работу машины

D_h=u

υ 1000

• 2 · п - 637 ·

(Я)

(9)

/AV 75 · 3 600. I_Г, _Т. 032 Ла ,_1П.

И 427 )·(£?·=у * ’ <¹⁰>

лО

Расход пара на 1 IP/час

В, N_k= 172 000 ” · ”=31.4 · “

ⁿ * υ F_k ’ η_ηι

Полный кпд П.

Nk

р"*) lipВ, где B_h—часовой расход горючего в килограммах, а Qp—¹теплотворная способность (низшая рабочая) в Са1/кг.

На фигуре 9 и 10 приведены кривые изменения F_k в зависимости от v и ε (степень впуска пара) при полном. открытии регулятора для товарного П. серии Э и пассажирского серии СУ. Цифры на кривых: 0,2,. выражают степени наполнения цилиндра паром (отсечки); цифры 20, 30, .— форсировки котла.

11а этих фигура пока-з ш предел силы тяги по сцеплению при

V*= ₅, ¹¹ нанесены кривые силы тяги при постоянных форсировках котла г, то есть при постоянном количестве кг пара, снимаемого в час с 1 .и² испаряющей поверхности нагрева котла. На фигуре Ии 12 даны для тех же паровозов расходы пара и за 1 рабочий ход поршня, а на фигуре 13—44—значения D/JN_k, характеризующие экономичность паровоза.

Устройство паровозного кот л а. На фигуре 15 изображен продольный разрез паровозн. котла. Задняя часть котла состоит из наружного кожуха и огневой коробки, в нижней части которой расположена колосниковая решетка для сжигания топлива. Средняя цилиндрич. часть котла склепана из нескольких барабанов. Внутренность котла заполнена комплектом жаровых и дымогарных трубок, служащих для отвода газов из топки в переднюю часть котла—

40 50

Фиг

ПЛРОВО

Фигура С А. Товарный П. типа 0-5-0 ее

liiHiiSfci

J —*·£	fer - !

Товарный 4-цилиндровый ГI. типа 1-44-4-1 ж. д. Denver & Rio Crande Western.

Быстроходный товарный 3-цилиндровый П. с высоким перегревом пара ж. д. Union Pacific.

	К»___________ ЦТ* - Z
“So I	^ - d.

Тяжелый пассажирский 2-цнлнндровый II. типа 2-4-1 Пенсильванской ж. д.

Пассажирский 2-цилиндровыи II. типа 2-3-2 ж. д. New-York Central.

Пассажирский 2-цилиндровый танк-П. типа 2-3-2 ж. д. Германии.

Пассажирский 4-цилиндровый П. компаунд типа 2-3-1 ж. д. Германии.

Пассажирский 2-цилиндровый П. типа 2-3-0 ж. д. Шотландии.

Паровоз IX

Пассажирский З-цплиндроиый П. типа 2-4-0 серии М.

Товарный П. типа 0-5-0 серии Э.

дымовую коробку. В верхней части дымовой коробки расположено отверстие дымовой трубы, отводящей продукты сгорания

в атмосферу. Здесь же помещается конус, через отверстие которого вытекает отработавший в машине пар, вызывая тягу, необходимую для горения.

16

IS

14

/3

12

It

ΙΟ

%0

<а 7

			Сери“ С*
	hl
аз,
O.S
				--

Фигура 16, 17 и 18 изображают типы топок: расположенную между рамами, между движущими колесами и вынесенную выше движущих колес. На фигуре 19 дана современная америк.

el----- топка Вутена наи-

s-----большей допускае-

4-----мой габаритом шири-

з-----ны. На фигуре 20 дана

2-----топка с камерой сго-

I----- рания для увеличе ния топочного объёма. В целях улучшения циркуляции воды применяютсятопки с «термосифонами» системы Никольсона (фигура 21). Оба последние типа топок применяются преимущественно в США. Топки го

40 во 60 V в км/час

Фигура 14.

делаются из меди или же из литого железа. Последние логче и дешевле, но менее пластичны и под влиянием температурных деформаций быстрее дают трещины. Фигура 22— типы связей, укрепляющих плоские стенки огневой колобки и кожуха: 2—распорная связь; 2—потолочная связь; 3 — лапчатая связь; 4, 5—тавровая потолочная связь; 6— поперечная связь; 7—подвижная связь (Тэ-

.

I-

0-4-0 Сер 0 *

I

Фигура 16.

Фигура 17.

та) с шаровой головкой; 8 — продольная связь и закрепительная скобка к ней. Колосниковая решетка состоит или из обычных балочных колосников (фигура 23) или из плит с отверстиями круглой или щелевидной формы (решетка с малым живым сечением). На фигуре 24 показаны способы разбивки отверстий для труб в огневой и передней трубных решетках. В СССР применяют диам. дымогарных трубок 45/50 или 46/51 миллиметров, жаровых—125/133 ил i 127/135 миллиметров. Длина труб между решетками 4,2—5,35 метров При

*Ί

~/S3S-

I

длине больше 5,5 метров необходимо увеличивать и диам. трубок. Типы конусов (приборов для возбуждения тяги в котле) показаны на фигуре 25 (конус с постоянным отверстием) и

Фигура 20.

фигура 26 (с переменным отверстием). Здесь а—конус, б—болты для петнкота, в—насадка, г—регулировочная ось. Обозначим через d_k—диаметр выхлопного отверстия конуса, В₀—диам. дымовой трубы в выходном сече-

т. э. т. XV.

нии, h—расстояние от выходного сечения дымовой трубы до выхлопного сечения конуса, Д—площадь колосниковой решетки, S— площадь живого сечения дымогарных и зка-ровых труб. Тогда для угольного отопления и перегретого пара по Боррису;

^d*=o>H5 VMr’ (И)

Dq=0,14/« -f- 1,8«/*.

По исследованиям Штраля выходное сечение конуса должен быть тем больше, чем больше угол конусности дымовой трубы и величина R. Таким обр. при конич. дымовых трубах должно уменьшаться и противодавление на поршни паровых цилиндров, что не-Ф;гг. 21. сколько повышает мощность машины. К сожалению ф-лы Штраля содержат ряд эмпирич. коэф-тов, величина которых известна пока лишь для нек-рых частных условий работы П.

Выпуск пара из котла в паровые цилиндры производится при помощи регулятора золотникового (фигура 27) или клапанного

торную трубу; Ь—большой золотник, дающий полную (расчетную) площадь открытия регулятора; с—зеркало золотника с окнами. На фигуре 28: а—подъемный клапан, Ь—сед-

Ы

Фигура 22.

(фигура 28). Последний тип получает в последнее время преимущественное распространение. На фигуре 27: а—малый золотник, открывающий первоначально малое щелевое отверстие для впуска пара из котла в регуля

Фнг. ло’ клапана, се—ось регуляторного (приводного) рычага. В виду большого объёма пароперегревателя в современных П. ставится иногда регулятор за перегреватель-ной коробкой, как это сделано например на нашем П. 2-4-0 серии М. Регулятор приводится в действие при помощи рычажной передачи, привод которой идет в будку машиниста и оканчивается там регуляторной рукояткой. Фигура 29 дает общий вид арматуры котла.

Устройство па-ропорегревате-л я. Все современные П. широкой колеи снабжаются пароперегревателями, из которых повсеместно распространена система Шмидта и в СССР—Чусова. Схема двухоборотного элемента пароперегревателя Шмидта дана на фигуре 30: А — регуляторная труба, В — коллектор, CDEFG—элементные трубки, К—золотниковая коробка; направленно тока пара показано стрелками. Такие элементные петли, группируясь в большом числе жаровых труб (20—60), образуют поверхность нагрева пароперегревателя. Фигура 31— общий вид пароперегревателя. Перогреватель-ные трубки а имеют размеры 27/34 или 29/36 миллиметров. Задние концы их не доходят до огневой решетки на 400—500 миллиметров во избежание обгорания. На фигуре 32—элемент сист. Чусова 6-трубный однооборотный; 1, 3, 5—

элементные трубки, но которым пар идет к задней части котла; 2,4, 6—обратные трубки; 7, 8 — распределительные камеры; 9, 10—подводящая и отводящая трубки. Элементные трубки 0 18/24 миллиметров, подводящие— 27/34 миллиметров. Пароперегреватель Чусова при

С5 Са V <5>		Ш>Ф$ -ос>b·	*4
«а i		-“fy
са са	—м~Т- 0 о 0x5 06% чфгп. 0	•133 - 156 1575 ей Ϊ!ο8§·	WB Ч(й eri°rv
«о ( *	►— ISO £>Θ 4->k _	QO 51 Г) 157.5 ΘΟ т	Ш

Фпг. 24.

одном и том нее числе жаровых труб имеет вес на 17% меньше, а площадь свободного прохода для газов в жаровых трубах—на 16% больше, чем в системе Шмидта. В виду этого ί° перегрева при элементах Чусова будет на 20—25° выше, чем у Шмидта, и соответственно экономия топлива на 4—5% больше. Конструкция так же проста, как и у элемента Шмидта, и с ним взаимозаменяема. Вследствие большей площади сечения для прохода пара (на 15%) мятие пара в элементах Чусова несколько меньше, чем у Шмидта.

На фигуре 33 показана одна изнаиболее рациональных конструкций коллектор-

Фпг. 25.

Фпг. 26.

ной коробки, распространенная наП. США: W—камеры насыщенного пара, S—перегретого. Камеры эти отделены друг от друга каналами, по которым проходят дымовые газы; этим устраняется охлаждение перегретого пара. Другой тип коллекторной короб ки дан на фигуре 36. На фигуре 34 и 35 показаны два способа присоединения перегреватель-ных трубок к коллектору при помощи особых фланцев с прижимным болтом. На фигуре 34 концы трубок завальцованы в отверстиях фланца, а герметичность достигается медными прокладными кольцами. На фигуре 35—соединение при помощи сферич. головок, наваренных на концы труб и прилегающих^ сферич. или конич. поверхности в

нижней плите коллектора. Соединение это при тщательном выполнении и уходе обеспечивает полную герметичность.

Питание котла водой производится при помощи инжектора, работающего свежим или мятым паром, а в последнее время при помощи насоса, соединенного с водоподогревателем. Подогрев питательной воды (до 40—50°) при питании

инжектором не сопряжен с какой-либо экономией топлива, т. к. этот подогрев получается за счет скрытой теплоты конденсирующегося свежего пара. Инжекторы, работающие мятым паром (например сист. Девис и Миткальф), дают подогрев воды до 80— 90° и экономию топлива до 8%. Специальные водоподогреватели дают экономию 8—22% при подогреве воды до 90—140°. Водоподогреватели бывают газовые, паровые и комбинированные. Первые (т. н. экономайзеры) на П. не применимы вследствие своей громоздкости. Комбинированные, в которых вода сначала подогревается мятым паром до t° 90—100°, а затем газами дымовой коробки до 120—140°, отличаются сложностью устройства и широкого распространения также не получили (были распространены на Еги-

• Свисток

Манометр(

Инжектор

Пожарная_

гайка

Котловая ^У^р доска

Тягоупеныиитель. мая радвижка/7

Водомерное<| стекло "Г

Цилиндров. масленки

fJecouHUL

Продувотельн. краны

Клапаны поддувала петских ж. д. при особенно жесткой воде, сист.-мг Тревитика). В настоящее время распространены исключительно паровые водо-подогреватели, которые разделяются на подо-

Сифон

Кран Лешателье

Кран тормоза Вестимгауза

Водопробные краны

Фигура 29

камер золотниковых коробок в камеру смешения; 8—отвод отработавшего пара насоса в камеру смешения; 10—маслоотделитель. Вода вводится в камеру смешения через особый разбрызгивающий клапан, благодаря чему ускоряется процесс конденсации пара. Камера смешения вместе с трехцилиндровым комбинированным насосом выполняется в виде одной сложной отливки и снабжается особым поплавочным приспособлением, препятствующим переполнению камеры водой и захлебыванию подогревателя. Фигура 38—схема поверхностного водопо-_ догревателя(сист. Кнорр. Борец, Вир и др.): 2— камера водоподогревате-ля с двумя решетками, переводные между которыми разваль-цованы латунные трубы с протекающей по ним холодной водой (протекание по трубкам пара

Регуляторная труда

—V Коллекторная А коробка

I LttYв

О Элемен гпруды

Гщропрооодящая

Золотниковая коробка

Фпг. 30.

греватели смешения и поверхностные. Фигура 37—схема подогревателя смешения (сист. Вортингтон Путиловского з-да); 1—камера смешения конденсата мятого пара с тендерной водой; 2-3-4—комбинированный паро-

не должно допускаться, так как при этом сильно понижается интенсивность теплопередачи, а следовательно и 1° подогрева воды); 2—трубопровод холодной воды из тендера к водяному цилиндру 3 насоса; 4—паровой

Г вой насос; 2—цилиндр холодной воды; 3—цилиндр горячей воды, накачивающий по трубе 9 горячую воду в котел; 4—паровой цилиндр: б—всасывающая труба; 6—подвод свежего пара к насосу; 7—ответвление части отработанного пара из конуса или из выхлопных

Фигура 31.

цилиндр насоса; 5—подвод к нему свежего пара; б и 7—подвод части отработанного пара машины и отработанного пара насоса в камеру подогревателя; 8—питательная труба, подающая горячую воду в котел; 9—отвод конденсата пара наружу или (при высоком расположении камеры 1) обратно в тендерный водяной бак. Камера подогревателя Кнорра (фигура 39) имеет цилиндрический кожух с днищем, комплект латунных труб (с 0 равным 19/22 миллиметров), развальцован-

отработанного пара, а следовательно в большей степени понижает эффект тяги в котле. Если отработанный пар поступает в подогреватель еще перегретым (высокий начальный перегрев пара), то эффект действия подогревателя смешения от этого повышается, а поверхностного подогревателя — понижается, т. к. коэф. теплопередачи от перегретого пара к стенкам трубок весьма незначителен. На фигуре 41 представлена камера смешения и насос подогревателя Вортингтона: а—паровой цилиндр с распределительной головкой к; Ь—цилиндр холодной воды; с—цилиндр горячей воды; d—камера

ФИГ.

ных в двух решетках, и два ребристых днища, примыкающих к решеткам и образующих поворотные камеры для водяных струй; одна из решеток зажата^между фланцем кожу-

Разрвз по А й

Разрез по В-8

Фигура 33.

Фигура 36.

смешения с поплавком, вертикально перемещающимся на штоке и регулирующим уровень воды в камере; е—вход отработанного ха и крышки, другая решетка—подвижная. Вместо отдельных патрубков для входа и выхода воды в последнее время ставят четырехходовой переключательный кран, который позволяет менять направление тока воды в трубках подогревателя (что способствует отслаиванию обра-¹ ^ ¹ ^ зовавшейся накипи) -I или совсем выклю-1 чать подогреватель. На фигуре 40 представлен паровой насос типа Кнорра, где 1 — паровой цилиндр с парораспределительной головкой; 2—водяной цилиндр; 3— средняя часть, 4— клапанная коробка, 5 — напорный кол-Фигура 34. пак. В подогревате лях смешения все тепло ответвленного мятого пара используется на подогрев воды и поступает в котел, а в поверхностных часть пропадает бесполезно (конденсат выпускается наружу). Вследствие этого поверхностный подогреватель требует ответвления большей доли

пара; /—обратный клапан; д—разбрызгивающий клапан, через который попадает в камеру смешения холодная вода. В послед

нее время сложные водоподогревательные установки все чаще заменяются на П. инжекторами мятого пара (сист. Девис и Мит-кальф, Элеско и др.). Схема такого инжекто-

ра дана на фигуре 42. Отработанный пар нз конуса, очищенный в маслоотделителе, проходит в паровой конус, куда попадает также

и вода. В следующем конусе вода смешивается с паром, и смесь с большой скоростью проходит в напорный конус, а затем в питательную трубу и через питательный клапан в котел. При давлении в котле больше 11 atm приходится добавлять небольшое количество свежего пара. Регулирование количества подаваемой воды производится горизонтальным перемещением конуса.

Паровозная машина и парораспределение. Наиболее распространенные системы машин: простая 2-ци-

фигура 4 0.

линдровая и 4-цилиндровая, компаунд 2- и 4-цилиндровая; в последнее время появляются простые 3-цилиндровые машины. Основные размеры машины связаны между собой следующей формулой: для простой машины:

^*=⁰·⁹⁷ toon* <¹²>

для компаунд-машины:

тр о ГГ ⁿ’^d«^lPk

^F*“°’^97_20OD“

£ 4m*

(13)

F_k выясняется из условий задания; системой машины и числом цилиндров задаются; I—ход поршня, выбираемый в пределах 650—800 миллиметров; D—диам. движущих колес в пределах 1 200—1 500 миллиметров для товарных и 1 000— 2 000 миллиметров для пассажирских; ξ и ri_m—см. Тяговые расчеты; р_к выбирается в пределах 12— 17 килограмм/см“. Диам. цилиндра определяют из ф-л (12) или (13). Диам. цилиндра простой машины не следует делать больше 700 миллиметров для товарных и 650 миллиметров для пассажирских П.; в противном случае лучше переходить на 3 или 4 цилиндра. Отношение объёмов цилиндров машины компаунд выбирается в пределах 2,1—2,8. Типы цилин-

9

дров приведены на фигуре 43 и 44. Последний с короткими и прямыми каналами предпочтителен для пассажирских П. В современных мощных паровозах, при большом диаметре цилиндров и высоком давлении пара, усилия, действующие вдоль штоков и стремящиеся сдвинуть цилиндры в противоположных направлениях, весьма велики, что требует особеп-

Вода в котел t;®

Пар из котла -J

Отработанный пар

Маслоотделител1

Фигура 4 1.

Фигура 42.

но жесткого и солидного междурамного скрепления в месте привалки цилиндров; поэтому в настоящее время при брусковых рамах америк. типа часто делают в 2-цилиндровых П. стальные отливки цилиндров

(фигура 45), служащие одновременно между-рамным креплением и опорой для котла.

Отливка цилиндров д.тя трехцилиндрового

11. п редставлена на

линдровых машин. Па фигура 48 отливка состоит из двух половин, сболченных между собой и посаженных сверху на брусковые рамы; парораспределение

цилиндра независимое парораспределение (четыре золотника). Иногда в 4-цилиндровых П. каждый цилиндр отливают отдельно. Весьма интересна отливка внутренних

Фпг. 46.

ц. н. д., представленная на фигуре 50; здесь в виду большого диаметра цилиндров их пришлось сдвинуть друг относительно друга в горизонтальной плоскости. На цилиндро-

Oct бедуш. колесо

- 325

Фигура 44.

двумя сложными золотниками, обслуживающими каждый два смежных цилиндра. На фигуре 49—отливка«в трех кусках»: средние ци

линдры (высокого давления) отлиты в одном куске и являются опорой для передней части котла; наружные цилиндры низкого давления отлиты каждый отдельно; у каждого вых крышках перегревных П. устанавливаются пружинные предохранительные клапаны в предупреждение возможности вышп-

бания крышек при гндравлич. ударах воды, скопляющейся во время стоянки в элементах перегревателя и при открытии ре-

гулятора попадающей в паровые цилиндры. Золотники при насыщенном паре м. б. плоские с наружным впуском (фигура 51); при перегретом паре (выше 250^й)—обязательно круглые с внутренним впуском пара (фигура 52). Наружную перекрышу е (фигура 53) иерут

в пределах 0,67—0,75 а (а—ширина впускного окна); больший размер—для высоких скоростей. Внутреннюю перекрышу i выбирают от +5 до -8 миллиметров. Отрицательные значения—при высоких скоростях, а также в

Фигура 49.

ц. в д. паровоза-компаунд. Ширина окна по Нольтейну:

α= 0,075 (I + V, (14)

где d—диам. цилиндра в миллиметров; v—скорость поршня (средняя) в м/ск. Длина окна—от 0,6d (тяжелые товарные П.) до 0,9d (курьерские П.). Золотники сист. Трика с внутренним каналом для дополнительного впуска

пара выходят из употребления. Клапанные и крановые парораспределения встречаются на П. в настоящее время лишь в виде исключения. Пример клапанного парораспределения сист. Ленца приведен на фигуре 54. С точки зрения достижения надлежащей плотности прилегания золотника к втулке громадное значение имеют размеры" и форма золотниковых колец. Долголетний опыт по казал, что наиболее рациональными являются разрезные пружинящие кольца малого сечения (от 40 миллиметров² и более). Такие кольца весьма эластичны и несмотря на незначительную силу, прижимающую их ко втулке, обеспечивают очень плотное прилегание золотника, благодаря чему утечки пара ничтожны. В то же время благодаря незначи- фигура 51.

тельной величине прижимающего усилия золотник · работает с малым трением и износом втулок и требует ничтожного усилия для его передвижения. В последнее время на дорогах СССР

Фигура 52.

получили преимущественное распространение раздвижные золотники сист. Трофимова—см. Байпасе.

Для изменения степени впуска и для перемены хода в П. применяются кулисные механизмы. Из многочисленных их систем и разновидностей в настоящее время исключительное распространение имеет механизм Вальс-херта (Гейзингера), общий вид которого для наружных и внутренних цилиндров паровозов серии М показан на фигуре 55 и 56; на старых паровозах еще встречаются системы Стефенсона, Аллана и Джоя; в Америке начинает рас

пространяться механизм Беккера. Любая из кулис этих систем сообщает золотнику перемещения ξ, необходимые для правильной работы парораспределения:

ξ=r sin (<5 -f- α)=r Sin δ COS a +

+ r COS δ sin a. (15)

Эксцентриситет эксцентрика г и угол опере-

из положения SM_X в SM. Золотник получает дополнительное перемещение М_ХМ,

М_х М =Sf₂=r sin а “ · Ц⁺²=В sina. (19)

С

жения эксцентрика δ—постоянные величины для данного парораспределения; а—переменный угол поворота кривошипа. Обозначая r sin <5=А. r cos δ=В, имеем

ξ=A cos a -f В sin a. (16)

(20)

Полное перемещение ξ золотника выражается следующим уравнением;

£ - £ +

R, -cos a + ‘1

+ r “ t^1г sin a

C tj

- A cos a -f В sin a. (21) Действуя переводным винтом, машинист при помощи рычажной передачи еbаС может поднимать или опускать конец С кулисной тяги СР. меняя положение камня на кулисе, то есть величину и. При этом меняется отношение “, а

С

следовательно ξ и степень впуска: при удалении камня от точки вращения кулисы I степень впуска увеличивается и наоборот. При переводе камня К в верхнюю часть кулисы (выше I) П. получает задний ход. В машинах однократного расширения наиболее употребительны степени впуска

Посмотрим, как осуществляются в кулисе Вальсхерта перемещения A cos a и В sin a. Схема этой кулисы—на фигура 57. Перемещение Оа главного кривошипа на величину В cos a передается крейцкопфу Т, затем через поводок Tt и серьгу IS точке S (SO - R cos a) и далее верхнему концу маятника SM.

O_tM_x - R cos a J“, где l_x - SP_X и Ρ^Μ_Χ. Таким образом:

ξ_χ - R * · cos a=A cos a, (17)

А « R I*=Const. (18)

Второе перемещение золотник получает от эксцентрика ОБ=г. Перемещение конца В

эксцентрика r sin a передается нижнему концу D кулисы (BB„=r sin a); кулисный камень К переместится на KK - r sin a“;

на ту же величину передвинется и точка захвата маятника Р_х, переместив маятник

Фпг. 58. Фигура 59.

ОД—0,5 хода поршня (в США—до 0,7), в машинах компаунд 0,3—0,7 (в США до 0,85). У 3- и 4-цилиндровых П. парораспределение отдельными кулисными механизмами для каждого цилиндра применяется редко в виду его сложности. Обычно применяют рычажные передачи, при помощи которых золотники внутренних малин получают дви

жение от внешних; иногда (в 4-цилиндровых П.) применяются сложные золотники, из которых каждый обслуживает два смежных цилиндра. На фигуре 58, 59. 60 и 61 показаны способы передачи движения золотнику внутреннего цилиндра 3-цилиндрового П. На фигуре 62—один из способов передачи дви-

жения внутренним золотникам 4-цилиндрового П. Схема передачи ясна из чертежей.

Движущий механизм паровозной машины состоит из поршней со штоками, крейцкопфов, главных шатунов, спарников и кри

вошипов. Нормальная конструкция поршня (литой или кованой стали) представлена на фигуре 63 и 64. При перегретом паре ставят три уплотняющих кольца шириной 20 миллиметров и высотой 12—20 миллиметров. Поршень насаживает

ся на цилиндрическую или коннч. заточку штока и укрепляется прошпиленной гайкой. Для разгрузки поршня и для предохранения внутренней поверхности цилиндра от неравномерной выработки применяют контр

шток, передавая весь вес поршня на направляющие. В США поршень обычно составной с отдельно отлитым ободом. Контршток часто отсутствует, а вместо него обод имеет уширение в нижней части для лучшего направления поршня. Поршневый шток из готовляется из лучшей стали и задним концом, заточенным на конус, укрепляется во втулке крейцкопфа при помощи натяжного клина. Для облегчения веса, особенно при большой длине штока, его полезно выполнять пустотелым. При внутренних цилиндрах, работающих на вторую или третью движущую ось, является необходимость обойти впереди лежащие движущие оси так, чтобы ведущий шатун при своем движении не мог

их задеть; в то же время придавать слишком большой угол наклона оси внутреннего цилиндра нежелательно. Для удовлетворения этим условиям приходится делать шток очень большой длины. В этих случаях шток делается обычно составным по длине из

Фигура 67.

двух частей и снабжается часто двумя крейцкопфами. Крейцкопфы бывают двух типов: для одинарной и для двойной параллели. Общее расположение обоих типов крейцкопфов показано на фигуре 65 и 66. Конструкция наиболее употребительного крейцкопфа

При переднем ходе П. работает нижняя опорная плоскость параллели, при заднем— верхняя. В целях уменьшения удельного давления от крейцкопфа на параллель, а следовательно и износа трущихся поверх-

ностей, в современных мощных П. применяют многоопорные параллели системы Пенсильванской ж. д. На фигуре 68 изображен

Фигура 69.

крейцкопф П. серии М с тремя параллелями 1, 2 и 3. При переднем ходе паровоза работают нижние плоскости всех трех па-

пути), то применяют спарники с шаровыми подшипниками (фигура 70).

Устройство паровозного экипажа. Экипаж состоит из рамы, рессорного подвешивания и колесных скатов. На раме покоится котел и к ней закреплена машина парогоза. Главные рамы бывают: 1) листовые, толщиной от 28 до 35 миллиметров (фигура 71), 2) брусковые стальные литые или из прокатной стали, толщиной от 90 до 160 миллиметров (фигура 72), 3) отлитые в одно целое с междурамными скреплениями и цилиндрами (см.

|фигура 73). Между-рамные скрепления клепаные или литые; при 3-цилиндровой машине роль переднего скрепления играет средний цилиндр, он служит и передней опорой для котла; заднее скрепление в виде стальной отливки служит стяжным ящиком. На фигуре 74 представлен общий вид клепаных междурамных скреплений, применяемых при листовых рамах: а—буферный брус; б— переднее жесткое скрепление, служащее опо-

Фигура 70.

раллелей. Все 3 параллели сболчены болтами 7; 4, 5 и 8—бронзовые подушки для | уменьшения трения; б— гнездо крейцкопфного валика. На фигуре 69 дана конструкция главного шатуна; справа—малая головка, которая надевается на крейцкопфный валик; слева—большая, надеваемая на палец кривошипа ведущей оси. Подшипники (бронза с заливкой баббитом) состоят из 2 половинок; натяг их достигается клином или клинообразным сухарем при помощи натяжного болта. Поперечное сечение тела шатуна—

|о

СР.пО.О_пООпООпО о ,>

Фигура 71.

прямоугольное, чаще двутавровое. Спаривающие шатуны имеют подобную же, но более легкую конструкцию. Если одна из осей П. имеет боковые перемещения (для более удобного прохождения закруглений

Фигура 72.

рой дымовой коробки; б—горизонтальный лист; г—вертикальный лист. Литые между-рамные скрепления американского типа изображены на фигуре 75. Жестко скрепленный с рамами в передней своей части и подпертый в середине гибким подбрюшником из тонкого листового железа, котел задней ча-

Фнг. 73.

стыо опирается на раму при помощи скользящих опор, обеспечивающих ему свободу

Фпг. 74.

горизонтального удлинения. Устройство поперечных скользящих опор представлено на фигура 76 и 77. Фигура 76—передняя опора топки: а—выступы передней части обвязочного кольца, связанные болтами со сколь-зунами б; в—бронзовые прокладки; г—суха

ри, закладываемые для предупреждения расстройства соединения. Фигура *77—задняя опора топки: г—бронзовые подушки, на вы-

Фнг. 77.

ры; 2—продольные балансиры, способствующие ослаблению толчков, воспринимаемых отдельными осями; 3—поперечный балансир, связывающий концы рессор первой сцепной оси; 4—рычаг, связывающий рессоры первой сцепной оси с подвешиванием тележки; передний нос рычага 4 хватается за вертикальный шкворень, подвешенный в центре люльки те ступающие поверхности которых опираются вы-

I

Фигура 76.

ступы а задней части обвязочного кольца;на выступах а находятся носы, которые упираются в упорки б, неподвижно укрепленные на литом корпусе опоры; в—бронзовые прокладки. Д.

Общий вид рессорного подвешивания для П. 1-4-0 показан на фигуре 78: 1—листовые рессо-

лежки б; люлька опирается при помощи роликов на поперечные балки тележечной рамы 5; а рама в свою очередь опирается на буксы бегунковой оси через винтовые пружины 7. Рессоры применяются главным обр. листовые, реже спиральные. На фигуре 79 показано устройство листовой рессоры: 1— рессорные листы, 2—хомут, надеваемый в горячем состоянии и плотно схватывающий рессорные листы, 3—клин, 4—фасонные подкладки, 5—фасонные шайбы; б— рессорные подвески, 7—чеки для

Фигура 78.

соединения нижних концов подвесок с рамой или балансирами, 8— шпинтон, опирающийся в верхнюю часть осевой буксы, 9—направляющая шпинтона. В СССР принят профиль рессорных листов 100x12,7 метров Длина рессор 700—1 300 миллиметров. Величина груза в килограммах, прогибающего рессору на 1 миллиметров, называется коэфиционтом жесткости Ж рессоры; в паровозе Ж колеблется от 50 до 200. Если рессора, нагруженная силой Р, имеет стрелу прогиба (в миллиметров), то

Ж - у · (22)

Если паровоз стоит на месте и рессора имеет стрелу прогиба /о,то нагрузка, передаваемая колесом на рельс:

П=Ж /₀. (23)

Если вследствие какой-либо причины (продольная, поперечная качка, подпрыгивание) рессора получает дополнительный прогиб (положительный или отрицательный) на величину h миллиметров, то нагрузка Р=ЖЦо + Ιι)-Π + Ж · h. ‘ (24)

Чем меньше Ж, то есть чем мягче рессоры, тем меньше (при данной игре рессор) колебания нагрузок колес II.

на ходу. Поэтому для передних направляющих осей П., наиболее опас-. ных в смысле разгрузки и схода с рельс, желательны более мягкие-рессоры. Балансиры (смотрите фигура 80)—рычаги первого рода, соединяющие нижние концы подвесок двух рессор соседних колес данной стороны П. или двух колес данной оси. Они способствуют выравни-

ванию нагрузок (при продольной и поперечной качке), передаваемых на рельсы отдельными колесами, но увеличивают размеры продольной и поперечной качки. Кроме того балансиры обеспечивают неизменность проектных статических нагрузок на рельсы от колес, рессоры которых ими сопрягаются, вне зависимости от изменения статических стрел прогиба сопряженных рессор. Если — нагрузка переднего колеса, Q_t — заднего, а т и и—плечи балансира, соединяющего нижние концы рессорных подвесок, то из ур-ия равновесия балансира следует, что

*·»

Q

Qa

"=Const.

т

Постановку балансиров можно рекомендовать для сопряжения рессор L-й и 2-й сцепных осей П.(продольный балансир); иногда считают полезным сопрягать рессоры обоих колес передней оси поперечным балансиром. Поперечные балансиры всегда делают равноплечими. Для уменьшения жесткости рессорного подвешивания применяют балансиры, собранные из рессорных листов (двойное подвешивание). Для этого случал жесткость подвешивания

Ж-

р

1 + h

(25)

где и /_х—статич. прогибы основной и дополнительной рессоры. Для уменьшения вредных воздействий П. на путь при подпрыгиваниях П. на неровностях пути полезно ставить мягкие рессоры. Для уменьшения размеров продольной и поперечной качки надрессорного строения полезно увеличивать базу П., то есть расстояние между его крайними осями.

Колесные скаты состоят из осей с напрессованными на них колесами. Оси (смотрите) бывают прямые, одно- и двухколенчатые. Число спиц равно числу дм. диаметра колеса. Диаметр втулки в 1,6—2,0 раза больше диаметра подступичной части оси. Толщина бандажей в СССР б. ч. 75 .н.и, а при давлениях от оси на рельс свыше 20 тонн доходит до 90 миллиметров и более. Предельный износ бандажей допускается у нас до толщины 40 миллиметров. Способы укрепления бандажей на колесном центре весьма различны; наилучшее укрепление—непрерывное без стопорных болтов (по русско-германск. способу). Осевая букса (смотрите Букса осевая) состоит из верхней коробки, имеющей вид буквы П и плотно прилегающей боковыми поверхностями к буксовым челюстям, приваленным к вырезу в главных рамах. Для уменьшения трения между буксой и челюстями к боковым поверхностям буксовой коробки прикреплены бронзовые наличники. Между телом буксы и скошенной стороной буксовой челюсти вставлен клин с натяжным болтом, подтягивая который можно уменьшать образующийся от изнашивания зазор. В верхнюю часть буксы плотно закладывается бронзовый подшипник, охватывающий верхнюю половину осевой шейки. Смазочная коробка закрывает осевую шейку снизу и наполнена набивкой, пропитанной смазкой. Буксовая короб ка должна иметь возможность вертикальных перемещений в челюстях на 40—50 миллиметров. В буксе Обергетмана подшипник состоит из трех вкладышей: верхнего и двух боковых, что увеличивает угол обхвата осевой шейки до 270° и при движенил П. понижает удельное давление на шейку.

Вписывание паровозного экипажа в кривые. Угол набегания а (смотрите фигура 81) для положения наибольшего возможного перекоса экипажа определяется следующим выражением;

sin а - ²°. (26)

где 2а — сумма зазоров между бандажом и рельсом для обоих колес оси (при новых бандажах 2<т=0,017 λι; при изношенных допускается не свыше 0,03175 м), а—направляющая длина экипажа. Боковое давление на рельс:

У--p-sina, (27)

М—масса Π., V—скорость хода. Увеличение а способствует фигура 81. уменьшению виляния паровоза, уменьшению угла набегания и бокового давления, но для более свободного прохождения многоосных экипажей по кривым приходится уменьшать а, повышая тем самым опасность схода П. с рельсов, которая увели-

γ, _п

чивается с увеличением отношения _р (Р—

нагрузка, передаваемая передним колесом на рельс). Для уменьшения угла набегания устраивают переднюю ось вращающейся з ее буксовых подшипниках (ось Адамса) или

снабжают П. тележкой той или иной системы с боковым перемещением и возвращающим приспособлением,стремящимся вернуть отклонившуюся тележку в среднее положение. В этом случае тележка берет на себя часть направляющего усилия Y. Кроме того тележки принимают на с< бя часть веса П. и облегчают вписывание экипажа в кривые. В целях облегчения прохождения экипажа по кривым малого радиуса применяют: 1) оси с уменьшенной толщиной гребня бандажей (на величину до 15 миллиметров), 2) безребордные оси (боковое перемещение до 60 миллиметров), 3) оси с поперечным перемещением (до 30—35 миллиметров на сторону),

4) поворотные оси (Адамса, Вебба), 5) одноосные тележки (Бисселя, Краусса), (0 двухосные тележки (америк. типа, Лоттера). В тележке Бисселя (фигура 82) бегунок, свободно отклоняясь боковым давлением рельса, не участвует в направлении П. по кривой, и все боковое давление Y передается первой сцепной осью, набегающей на наружный рельс. Задняя ось при этом б. ч. устанавливается радиально, а ось бегунка занимает положение радиальное или близкое к нему. В кривых малого радиуса у первой сцепной

Фигура 83.

оси обычно получается большой угол набегания, а самое набегание при входе на кривую происходит с ударом. Для уменьшения опасности схода с рельсов полезно в этом случае передавать часть бокового давления Y через бегунковую ось, имеющую малый

угол набегания. Для этой цели снабжают тележку возвращающим приспособлением. П. с тележкой Бисселя имеют неспокойный ход и склонность к вилянию, для уменьшения которого необходимо создать большую возвращающую силу. Тележка-Бисселя|при-

меняется при скоростях не свыше 90 км/ч; боковое перемещение бегунка допускается до 80—100 миллиметров. На фигуре 83 "дан общий вид тележки Бисселя на П. серии Щ с подвешиванием люлечного типа. В тележке Краусса (фигура 84) рама бегунка соединена шарниром В с первой сцепной осью, имеющей возможность поперечного перемещения. Рама тележки вращается около шкворня А, неподвижно укрепленного в главных рамах П. (Краусс-Гельмгольц) или имеющего боковые перемещения (Краусс-Цар). Тележка работает как двухосная, но задняя ось ее используется как сцепная; тележка эта обеспечивает П. ббльшую безопасность движения по сравнению с тележкой Бисселя и сообщает ему более спокойный ход. Схема

Фигура 86.

двухосной тележки показана на фигуре 85. Тележка представляет самостоятельный двухосный экипаж. Шкворень А часто имеет боковое перемещение (до 70 миллиметров на сторону). Тележка снабжается возвращающим приспособлением, сообщает паровозу весьма

спокойный и плавный ход и вполне пригодна для высоких скоростей. В этом случае под влиянием значительной центробежной силы задний бегунок тележки начинает также, прижиматься к наружному рельсу, принимая на себя часть бокового давления и повышая т. о. безопасность движения. Общий вид двухоспой тележки П. серии К^у показан на фигуре 86. Наиболее совершенной и пригодной для самых высоких скоростей движения, хотя и обладающей сложным устройством, является тележка Лоттера (фигура 87), которая по существу является трехосной тележкой, т. к. рама тележки соединена шарниром В с первой сцепной осью, имеющей боковые перемещения. Для прохождения кривых малых радиусов шкворню А сообщают иногда боковую подвижность. Геометрия, вписывание экипажа в кривую данного радиуса дает возможность определить зазоры между ребордами колес и рельсами и назначить те или иные боковые перемещения осей и тележек. Вписывание выполняют по способу Роя. Радиусом, уменьшенным в и² раз против натуры, прочерчивают кривую—среднюю линию пути; от этой кривой по радиусу откладывают в натуральную величину в обе стороны по по-ловине^полного зазора между ребордами

колес и рельсами (принимая во внимание уширенио колеи в кривой)и чертят две новые дуги—линии наружного и внутреннего рельса. П. изображается в виде хорды, причем его база а откладывается в масштабе ¹. Фигура 88 показывает вписывание в

П

кривую П. 1-4-0 при радиальной установке 3-й сцепной оси. Рекомендуемые масштабы: для поперечных зазоров—1 или ¹/₂, для расстояния между осями— * или ¹/₂и, для радиуса кривых — или ¹ ₂п². Величина п берется равной 8, 10, 12¹/» или 20. Положе ние экипажа в кривой, то есть радиальная установка той или иной оси, м. б. выяснено только путем динамич. вписывания с учетом всех внешних сил, действующих на экипаж. Обычно в 2- и 3-осных экипажах радиально устанавливается задняя ось, в 4-осных—третья или четвертая ось, в 5-осных—четвертая ось.

Уравновешивание сил инерции в паровозе.

1) Уравновешивание поступательно перемещающихся масс и массы главного шатуна (фигура 89). Примем обозначения: х—путь, пройденный поршнем от мертвой точки, г—радиус кривошипа, L — длина шатуна, d— координата ц. т. шатуна, W_p и W_k — вес шатуна и поступательно перемещающихся масс, dm—элемент массы шатуна, ξ—координата его

d²x

ц._Т., —ускорение поступательного движе-

ния поршня и шатуна, и — угловая скорость и ускорение шатуна, со—угловая скорость вращения ведущего колеса, V —

реакция параллелей, N и Τ’—нормальная и касательная реакции кривошипа. Имеем:

х=r(l - cos <р) + 1,(1 - cos а) f sin φ

sma

d<p dt

= ω=Const

= JCO² (cos φ +

r cos² φ sin φ sin « L cos³ а

in φ sin n cosu )

da r cos<p

π=-fCо -

dt L COSа

d²« di^{2 :}

MI

COS²? .ill · COS³!!

Ур-ие проекций сил на горизонталь:

(28>

- ШI ^dm + ^{sin а}Ш* S ^Sdm +

+ COS a (^‘)² J ξ dm + N_lCOS φ + T sin φ — Я/,· d *x л /о

~~rdT²“^u· ⁽

Ур	-ие моментов	сил относительно А:
d*x dt2	sin a Jidm —	** Гр di* J ?	dm — NL sin (α-f	φ) +
	-f TL cos	(а + Ψ)	— Wpd cos α=0.	(30)
В этих ур-нях
		J Sdm	= fpdm	=
		-Ia-	hAVp a

(k— плечо инерции шатуна, определяемое-из опыта качания шатуна как маятника около точки А). Для передней мертвой точ-

ки, подставляя в ур-ня (28) и (29) φ=0 и «=0, имеем:

~ [(*%+ W*) (1 + 3 - g w_p] (31)

Для уравновешивания этой силы потребо-

п^1

Т

*·¥

1

•—	гЬ*

ж фигура 90.

валось бы в колесе на расстоянии г от оси О поставить противовес

Qt - (W, + W*) (1 + χ) - g W_?. (31a)

Для задней мертвой точки (9?=180°, α= 0) получим:

+ &W_pj. (32)

gi-(^_P + W*)(l-x) + g^p. (32a)

Для наилучшей возможной горизонтальной уравновешенности П. надо было бы поставить противовес

= W_p + W_k.

Qt

(33)

Подставляя в ур-ия (28)— (30) значение φ=90°, а затем φ=270°, находим:

N.

-W

9

²х^+м

?L L2 - г» о.^г—. цг _Д!__AjA

ш _s ^yvk_Lt__Tt _Ldr*

I Ϊ*ϊ _ 9

^Γω-. w

a ^wp

+ -·τ^

Νφ=270° —

Γ—χ«·1

L L* - r* J

г». Wpd + L

+

+

(34)

* L* - r·

Пренебрегая последними членами, не поддающимися уравновешиванию, находим величину противовеса, необходимую для достижения вертикальной уравновешенности паровоза:

Г г.-2^₊*Л

Qb=Wp L—ubi—J + w_{k Lt}^T__Tl (35)

T. к. Qt> Qb ^{т0 в} действительности помещают в колесе для частичного уравновешивания сил инерции масс главного шатуна, поршня, штока и крейцкопфа противовес Q:

Q=Qb + ^ (Qt-Qb)· (36)

Величина (Qt~Qb) называется верти кальным избытком. Вертикальный избыток помещают не только на ведущих, но и на сцепных колесах, чем достигается луч

шая уравновешенность П. в горизонтальной плоскости.

—=_α--Q ⁸ Я_, (37)

m «.«(β + ίιΗΟί-Qft) ^v

где Q—полная статич. нагрузка на ось в килограммах, а—допускаемый коэф. разгрузки оси, s— половина расстояния между точками опоры обоих колес оси па рельсах (для нормальной колеи СССР 2s ~1 524 aut;, д—ускорение силы тяжести, ω—угловая скорость вращения кол са, ξ₍—расстояние от средней продочьной плоскости паровоза до плоскости действия сил инерции главного шатуна (фигура 90). Допускаемые величины а: для передних направляющих осей товарных П. не свыше 0,25, для остальных осей до 0,5— и 6 и в быстроходных пассажирских и курьерских П. не свыше 0,15.

2) Уравновешивание вращающихся масс. Если q_lt </_г, q₃, .—веса отдельных вращающихся частей данною колеса (кривошипные приливы, пальцы кривошипов, конгркривошип кулисы, часть веса спарников), ρ₁₍ ρ₂, ρ₃,.—расстояния их ц. т. до оси колеса, Q_r—вес про

тивовеса (приведенный к радиусу кривошипа г) уравновешивающего силы инерции вращающихся масс, то

Qr—¹· (38)

3) Окончательная схема уравновешивания сил инерции в ведущем скате паровоза представлена на фигуре 90 и 91. Уравновешивание сил инерции пртвого колеса производится противовесами <?! и Q j. Величины их находим из следующих уравнений проекций сил на вертикаль и моментов относительно точки О:

(39)

(40)

^Ql * ^Qr2„ fe + *) + 0 ₂^Ге (·§ + l). ^9e=te~*)^{+ Q} *(c_g-ή·

2 А

Уравновешивание сил инерции левого колеса требует противовесов Q и фу(фигура 91).

Складыв >я центробежные силы обеих слагающих противовесов каждого колеса по правилу параллелограма (фигура 92) находим величину и направление равнодействующего противовеса Q по следующим ф-лам:

Q=VQj+Q? 1

ί

В 3- и 4-цилиндровых машинах с кривошипами, работающими на одну ось, про-

( Г-	Li -ш-
0	0^1

Фигура 92.

(41)

тивовесы внутренних машин также переносятся на колеса, причем величины их для правого и левого колеса будут обратно .пропорциональны расстояниям плоскостей вращения ц. т. противовесов до вертикальной плоскости, проходящей через ось внутреннего цилиндра.

4) Полные динамические нагрузки колес на ходу П. определяются ф-лами: а) для тендерных и вагонных колес и для поддерживающих осей II.: Р - П ± Ж h; (42)

б) для сцепных колес П.:

‘(Qi-Qb)

Р « П ± Ж h + —-rw² sin (?) + у); (43)

в) для ведущих колес П.:

~ (Qi - Qb)

Р - П ±Ж -h Η-----го)² sin (?> + у) +

, π<ί* г

+ Vm-^-Px _L ^sm φ —

— Vm ^Wg^{i τω}~ L Sin Ψ ^cos ψ· (44)

Наибольшие и наименьшие значения этих нагрузок имеют место при следующих положениях кривошипа: а) для сцепных колес: Р„шх при Ψ=90°-у, P_min при φ — 270° — у; б) для ведущих колес: Р_тах при φ=90° + у, Pmin при φ - 270° - у и при езде без пара <р_х=0). Обозначения в формулах (42)—(+1): П —статич. нагрузка на колесо, Ж—коэфи-циент жесткости рессоры, h—наибольшая игра рессоры, принимаемая с запасом в 20 дин; у—угол сдвига противовеса; v_m—мс-ханич. кпд машины; d—диаметр парового цилиндра; р_х— мгновенное результирующее давление пара на поршень, определяемое по индикаторной диаграмме.

Тепловая работа П.1)Основиые обозначения: В_н—час. расход топлива в килограммах; L₀—теоретич. необходимое для горения количество воздуха в килограммах; L_h—действительное количество воздуха в килограммах; а—коэф. избытка воздуха; G_b—вес газов при сжигании 1 килограмм топлива; (С_Р)_т—средняя весовая теплоемкость про 1уктов горения; М и N—коэф-ты ур-ня тепла; R—площадь колосниковой решетки в jh²; Л—поверхность нагрева в м^г; H_v Н_й, Л„—поверхности нагрева (в м²): испаряющая, перегревателя и водоподогре-вателя;Л_т., 11_д ,11_ж.-- поверхности нагрева топки, дымогарных и жаровых труб; Я₀— наружи, поверхность котла в .и²; L_a, и В_ж— длина дымогарных и жаровых труб в м; г_д и г_ж—средний гидравлич. радиус дымогарных и жаровых труб в м Ω_ό и &_ж,—площадь живого сечения дымогарных и жаровых труб в .μ²; Т₀, Т-ι и Т_т—темп-ры горения: теоретическая, действительная и средняя температуры топочного пространства; Т“, Та· и Т°2—темп-pa газов у огневой решетки: средняя, при входе в дымогарные и жаровые трубы; У, Та^- и Т%—температуры отходящих газов: средняя, из дымогарных и из жаровых труб; t_e и t_k—темп-ры перегретого пара в коллекторе, мятого пара и котловой воды; т и #—темп-ры питательной воды в тендере и по выходе из водо-подогревателн; i_b—‘темп-pa наружного воздуха; к—коэф. теплопередачи; к_п-, к_дш, к_ж,

к_й и к„—коэф-ты теплопередачи в топке, дымогарных и жаровых трубах, в перегре-вательных и водоподогревательных трубках; гс_д, у_ж, «/·„.—средние скорости протекания газов по дымогарным и жаровым трубам и воды по трубкам водоподогрева-теля в м/’ск; Q_p. — низшая рабочая теплотворная способность топлива в Cal кг; μ—· коэф. механич. полноты сгорания; Σ&—служебный расход пара в килограммах/ч; D_h—часовая па-ропроизводительность котла в килограммах/ч; А—теплосодержание пара в Cal/кг; Ад, λ_χ и А_е— теплосодержание пара в Cal кг в коллекторе пароперегревателя, в котле и в выхлопной трубе; ΔΑ—приращение теплосодержания пара в перегревательных трубках в Cal/кг; ψ—коэф. совершенства изоляции котла; ν—скорость хода П. в км/ч; г—количество пара, снимаемое с 1 ж² поверхности нагрева в 1 час.

2) Процесс горения.

^L» ⁼ 2b(3^C + ^8H + ^S-°)^K3- <⁴⁵>

где С, h, S и О—составные части топлива в %.

Ь„=а· U

(46)

где

О.-

СО

1-3,76

Ν»

Значения а для паровозного котла: при нефтяном отоплении α= 1,15 —1,30, при угольном отоплении α= 1,30 -+1,70, при дровяном α= 1,50 -т- 2,00 (в шахтных паровозных топках можно сжигать дрова при α= 1,2 -+1,5). Толщина угольного слоя на решетке должен быть тем больше, чем крупнее уголь и чем сильнее тяга. Средняя толщина слоя рекомендуется 150—350 миллиметров. Количество окиси углерода в продуктах сгорания:

21—0СО₂-(СО₂ 3· 0₂)

СО

0,605 +β

(47)

где β—химпч. характеристика топлива:

β=2,37

(48)

При проектировании котла задаются обычно величиной а и СО (1—1,5%) и определяют вероятное содержание СО₂. 0₂ и Л₂из ур-ий (46) и (47), присоединяя к ним контрольное ур-ие газового анализа:

100=С0₂ + 0₂+СО+Л₂. (49)

Связь между количеством тепла Q, проходящим в 1 час через данное сечение дымоходов, и темп-рой Т газов в этом сечении дает т. н. ур-ие тепла·:

Q =B_h.G_y(C_p)_mT.

Если веса отдельных газов, входящих в состав продуктов сгорания, будут G^Gt, ., а теплоемкости их: С’_р, С®, ., при этом С_р=а + ЬТ, С’р=а" + УТ и т. д., то

B_h G_b · (Cp)_mT=B_h Gj(a + bT)T +

+ B_hG_t(a"+ b"T)T +. -= B_hZ(G-a)T + n_AS(G-b)T² - MT+NT²; (50)

здесь:

M=В;,(0,55 + °>^0021C + 0.0406Я +

+ 0,0045 TE), (51)

24

T. Э. m. XV,

N - B_h(0,0000445 correo + 0,0000013(7 +

+ 0.0000044Я + 0,0000005W). (51a)

Подставляя в ур-ие (50) Q=B_h Q_p (располагаемое тепло) и T=Т₀ (теоретич. темп-ра горения), находим:

₍₅₂₎

На фигуре 93 дапы зависимости Т₀=f(a) для нефти, угля и дров с влажностью 30%. Благодаря различным а имеем для средних нормальных условий работы: для нефти

Т₀=1 800-1-2000°, для углей Т₀= 1 -100—1 700°, для дров То=1 100-ΤΙ 350°.

3) Процесс теплопередачи. Ур-ие теплопередачи в дымогарных трубках бес-перегревного паровоза:

(М + 2Ш*) In ^L*+2ЩТ_г-Т₃)=к_д. П_д, (53) Коэф. теплопередачи

1	1	6	6
а1	«2		λ

(54)

a_t—коэф. теплопередачи от газов к стенке; а,— коэф. теплопередачи от стенки к воде; <5. δ, δ"—толщина стенки, слоя сажи и накипи в миллиметров] λ. λ, 7."—соответствующие коэ-фициенты теплопроводности. На практике: а_г=104-40 Cal.и² час °С. (^=10004-5 000 СаГ.и² час °С; для железа λ=50, для меди Я=300; Я=0.1; Я"=2. Толщина и материал металлических стенок,а также условия смывания водой поверхности нагрева котла почти не влияют на к] слой сажи в 1 миллиметров то лщиной понижает к на 20 %; слой накипи в 5 миллиметров понижает к на 7%. Для дымогарных трубок паровозного котла имеем эмпирическую зависимость:

fj.=Н 2,45 · w_d-

,.0,7

(55)

где

i,07I.o · а · - 29,27 ГГ_а + Т₃

^д- 3600· 10330-Яв. L 2 При менее точных подсчетах (с ± 10%) можно принимать

+ 273]. (56)

ТОЧНОСТЬЮ

к_д.=0,15·^^. (57)

Теплопередача в топке протекает двояко: лучеиспусканием и соприкосновением (конвекцией). При практич. подсчетах обычно не разграничивают оба эти способа и общую теплопередачу подсчитывают по ур-ию:

(м+2л%.)ш^:;;;+ζν^-τ^κη». m

С точностью до 10% имеем:

= (59)

Количество тепл ι, передаваемое через стенки топки лучеиспусканием, можно подсчитать по формуле Больцмана

ρ,^σ.Η,ρς/⁷³)⁴, (СО)

где —теплота лучеиспускания в Cal/час,

сг—лучеиспускательная способность тела и Н,—лучеиепускающая поверхность в .и². 11}ншнмают α= 4 и для угольного отопления, где h,-(1,84-2,0)U, а для нефтяного отопления Н_л=(0,64-0,8)Н_т.

4) Температура газов. Действительная <° горения определяется из ур-ин: B_hQp - (Qi + QD - ΚΜΊ + от?). (61). О величинах Q₂ и Q"₂ (потери тепла в топке) смотрите ниже; μ зависит от форсировки котла; для нефти д=1, для дров /«=0,90 4-0.98, для углей д-0,70 4-0,95. Темп-ра газов в любом поперечном сечении трубчатой части котла определяется по эмпирич. ф-ле:

Т=1 350

B_h Qp

Η

Bh * Qg Η

+ 4 400

+ 223 000

(62)

Для определения темп-ры Т₂ надо подставить в это ур-ие Н=Н„, и Я — Н₁ 4- Ый— для подсчета Т₃. На фигуре 94 представлена графически зависимость, выражаемая ур-ием (62).

5) Тепловой баланс котла:

Qo — Qi + Q 2 + Qii + Q 3 + Q 4·	(63)
Располагаемое тепло
Qo “ BhQp·	(61>
Полезное тепло (тепло испарения и грева пара):	пере-
Qi~Dh(Xn-fi) + lb(Xx-{>).	(65>
Потеря от химич. неполноты сгорания:
Q2 56,9 С С0г + С0 Bh.	(66)
Потеря с уходящими газами:
Q3 - МТ3 + ОТ§.	(67)

Потеря па наружное охлаждение котла:

Qi -V Н„(2.2 + 0.21 · г°0(/_д. - /,)·/з. (68)· Потеря вследствие провала и уноса топлива Q₂ в виду невозможности ее учета на практике определяется из контрольного уравнения (63). Величина потери при угольном отоплении тем больше, чем мельче уголь,чем выше форсировка то пки, чем больше а, чем суше топливо и чем меньше в нем .летучих веществ. При спекающихся углях потеря эта равна 5—15%, при неспекающихся 10—30% и более; на дровах потеря от механического недогорания 2—10%, при нефти равна 0. Потерн от химич. недогорания Уз в современных П. с большими топками не превышает 2—4%, повышаясь с увеличением форсировки. Потеря с уходящими газами Q₃ составляет 10 20 У₀, увеличиваясь с повышением форсировки топки и и. Потеря ζ)₄ в паровозных котлах вообще незначительна: 1—2% (при работе П. с составом). Для голого котла у> 1,0, для изоляции стеклянной ватой у> 0,48, для асбе-ститовой и бумажной изоляции у>=0,40. Коэфициент полезного действия котла

гоп <>00 гоо son юоо Фи·. 94.

Vk

Г)1,Са-0)

B_hQp

(69)

В современных П. на нефтяном отоплении %= 0,70 -г- 0,80, на угле среднего качества н_к=0,60 -г 0,70, на дровах гд=0,55 4-0,70. На фигуре 95 и 96 даны балансы тепла.

6) Перегрев пара. Если V_x и У_й_

удельны·· объёмы насыщенного (с влажностью 5%) и перегретого пара, то экономия расхода воды при перегретом паре (в %):

100 ^v~^£·· I,

Vii

а экономия топлива: Э,

ц __r — AfiV χ _hν_αλ_χ ·^ξ’

(70)

(71)

где ξ—коэф. учитывающий уменьшение потерь от теплообмена междупаром и стенками цилиндра и поршнем; на практике ξ 1,4 4-1,5. Теплопередача в дымогарных трубках перегревного П. идет по ур-ию:

(1 - β) [ (М + 2Nl_k) ln ⁷j “ ^U· + 2N(Tt-T^d3 )] =

7»-f*

(72)

в жаровых трубах от газов котловой воде:

β( -β) (Μ + 2Ν 1_к) п +2N(Tf-Tf-)]=

- к_ж. -Н_ж· (73)

в жаровых трубах от газов перегретому пару:

ββ[(Μ+2Nt_k) n

lii+ t_k

+

+2ЩГ”--Т^)]=к_йЫ_л.

(74)

Зд"сь β—доля газов, поступающих из топки в жаровые трубы и β—доля тепла газов. передаваемого перегретому пару; β и β определяются из ур-ий:

(1-/0*

и.

• β*-

β

- тт) + N(T? - Гз ) Коэф. теплопередачи жаровых труб /<•„.=4,8 + 2^-

(75)

(76)

(77)

Коэфпциент теплопередачи перегреватель-ных трубок

‘«-»·⁰³ (в^-τδ)"’· С®)

Расчет поверхности нагрева пароперегревателя производится по ф-ле:

д ., ,= t ______«l.

^{ал ξ} Υζ

(79)

Для угольного отопления берут ξ=4.55, для нефтяного отопления £=3,95. Падение давления пара в порегревательных элементах (в кг/см²) можно брать по табл. 4.

Таблица 4,—ГГ адение давления пара в ое-регревательных элементах.

Система пароперегрева-	Расхол пара через 1 элемент в килограммах/ч
теля	10	20	30	40
Альбрехта, Лысова. Чусова.. Шмидта.. Ноткина.. Куликовского.	0 0 0 0,10 1,27	0,10 0,18 0,20 0,52 1,10	0,30 0,45 0,52 1,30 2,65	0,60 0,75 0,97 2,40 5,05

7) Подогрев питательной в о-д ы. Экономия расхода топлива в %:

Э=100 -93,9—, (80)

где ί—темп-pa воды по выходе из инжектора, принимаемая обычно 60—65°. На самом деле сбережение топлива будет несколько больше за счет повышения кпд котла при сниженной форсировке. Определение поверхности нагрева трубчатого парового водопо-догревателя производится по ф-ле:

^{Dh ,е}“^т (81)

Н„

0,9k_n ^1а и-<

По опытам научно-технич. комитета НКПС

к_п=200+1650-гг»⁷. (82)

Поверхность нагрева газового подогревателя м. б. подсчитана по ф-ле:

т _ т

(83)

JT - 0 24 1^{1 + L}b)Bh _

J I _п - Т + Т

> + т’ 2

где Т и Т—темп-ры газов при входе и выходе из области подогревателя. Коэф. ответвления мятого пара для подогрева воды: в подогревателях смешения:

(84)

ζ=1,054 ⁰

, -0.03

>-е - т >._е - т в поверхностных подогревателях:

£=1,12^-0,033. (85)

Расход свежего пара на работу питательного насоса составляет 1,5—2% от паро-производительности котла.

8) Т е п л о в а я работа паровозной м а ш и н ы. Ур-ие теплового баланса, отнесенное к 1 рабочему ходу поршня:

Ίο=<7ι + 7а + + <7₄ + Ц

(86)

<7„—тепло, вносимое свежим паром в цилиндр, —тепло, перешедшее в полезную индикаторную работу; ц_г—потеря вследствие теплообмена между паром и стенками цилиндра и поршня; q₃—потеря с уходящим паром; </₄—потеря через обшивку в окружающую среду; q₆—потеря вследствие уте-

чек пара через неплотности поршней и золотников.

q₀ - У ·«, (87)

где λ—теплосодержание пара в золотниковой коробке в Cal/кз и и—расход пара в кз на один рабочий ход поршня.

Для простой машины:

q_x =A-’^--l-p_i· 10000, (88)

для компаунд-машины:

q_i^A.ⁿi.l(dl-p_i + dn. Pi)10 000. (88)

Здесь A=^rrj — тепловой эквивалент работы;

pi и p"i—средние индикаторные давления в ц.в.д. иц.н.д.; <7₅ при исправных золотниковых и поршневых кольцах равно 3— 12%, уменьшаясь с увеличением числа оборотов и степени наполнения цилиндров. Величина <7₂ в % м. б. взята из табл. 5.

Таблица 5П отерп от теплообмена между паром и стенками цилиндра и поршня (в %).

Число об/ск. Тип машины		0,2*				0,4*
	1	2	3	4	1	2	3	4
Простая без перегрева пара.	37,5	30,0	28,0	26,8	26,0	20,0	17,7	16,5
Простая со средним перегревом.	22,0	17,2	15,0	13,5	15,5	11,7	9,8	9,0
Простая с высоким перегревом.	14,0	10,5	8,2	7,0	10,0	7,0	5,1	4,8
Компаунд с высоким перегревом.	15,0	10,0	7,0	5,0	12,0	3,0	5,0	3,8
Компаунд без перегрева.	24,0	20,0	18,5	18,0	-	-	-	-
* Степень наполнения.

При начальном перегреве < 150° (в золотниковой коробке) пар во время расширения в цилиндре переходит в насыщенный. Поэтому перегрев должен быть не меньше 150°, но и не больше 200° во избежание пригорания смазки и порчи золотниковых и цилиндровых рабочих поверхностей. Таблица 6 дает величину индикаторного кпд паровозных машин в % при разных числах оборотов.

Таблица S .—И ндикаторный кпд паровозных м а ш и н.

	Число		об/ск.
Тип машины	1	2	3	4
Простая без перегрева пара..	7,0	7,6	7,2	6,4
Простая со средним перегревом ..	9,4	11,0	11,3	10,8
Простая с высоким перегревом ..	10,0	11,8	12,4	12,5
Компаунд без перегрева пара..	3,6	9,6	9,8	8,5
Компаунд с высоким перегревом ..	10,6	12,6	13,4	13,0

9) Кпд П. в целом и его] п,р е-дельная мощность:

V ~ Пк Ш Пт (83)

кпд котла

^Тш -

^BhQp

индикаторный кпд машины

632 Ni. ^Vi “ а i»“ft >

(91)

механический кпд машины

¹lm ⁼ Ni’ (90)

где N_k и Ni—касательная и индикаторная мощность Г1, (в Н⁵). Таким образом

В% А 632 Ν± _ N_k _ 632 N/:

Ид· Qp A Dfr Ni Qp lift

Для средних условий работы современного П. с простой высокоперегревной машиной можно принять ч₄=0,65; ?/,·= 0,125; >;,_п=0,9, >7=0,05-0,125-0,9=0,073. Учитывая по формуле (80) добавочную экономию от водоподогре-ва (#=95°), которая получается ~ 12%, находим окончательно: >7=0,073-1,12=0,082. Тогда из ур-ия (91):

Т _ „ Qj>‘§h _ Q_P^Bh.

* 632 7 700

Считая наибольший возможный (при ручном отоплении) часовой расход угля B_hmax== 2 000 кз, находим

N_t

Qp-2 000

На лучшем Донецком угле (Q„=7 700) N_k max=2000 Η⁵; на угле марки ШК (Q_p =*=7 υυΟ) N_kmax=1S00 IP; на хороших березовых дровах (ζ)_ρ=3 2ϋ0; B_hmax =2700 килограмм)

ΛΤ 3 200-2 700 „.

N_kmax=—^—=1100 IP.

Такова предельная мощность П. при ручном отоплении. Постановка механич. стокера, широко распространенного в США, значительно повышает предельную мощность.

П. высокого давления. Низкий кпд современных паровозов (8—10%) давно уже обратил на себя внимание технической мысли и заставил ее идти по пути искания новых более экономичных типов локомотивов. В связи с появлением таких серьезных конкурентов П., как турбовоз и тепловоз, в последнее время появились первые, бодее или менее удачные попытки значительного повышения кпд П. путем применения пара высокого давления. Общий облик такого П. как по схеме рабочего процесса, так и по конструктивным формам значительно отличается от привычных для нас П. низкого давления. В направлении осуществления проблемы пара высокого давления в II. техника пошла различными путями. П. высокого давления, построенный швейцарским з-дом в Винтертуре, имеет обычного типа водотрубный котел, состоящий из верхнего барабана паросборника (0=700 миллиметров), двух нижних барабанов и завальцованных в них трубок, образующих стенки топочного пространства и дымохода, отделенного от топки вертикальной дырчатой перегородкой. За топкой по направлению пути газов помещается пароперегреватель, водяной экономайзер и воздухоподогреватель; после обслуживания указанных агрегатов газы уходят в дымовую трубу. Давление пара в котле 60 atm. При кажущейся простоте устройства такой котел обладает крупными недостатками: большой вес и дороговизна барабанов, необходимость тщательной изоляции толстостенных барабанов от непосредствен-

ного действия пламени, ненадежная естественная циркуляция воды при невозможности увеличить длину и диам. водяных трубок, необходимость тщательной очистки питательной воды. 3-д Геншеля построил П. с двумя ступенями давления—100 и 15 atm, с котлом сист. Шмидта, в к-ром применен непрямой обогрев барабана высокого давления. Стенки топочного пространства образованы трубками, завальцованными в 2 верхних и 2 нижних барабана; последние имеют прямоугольное сечение и служат обвязочным кольцом. В этой системе образуется промежуточный пар давлением ок. 100 aim, к-рый направляется в змеевик, расположенный в котле высокого давления, и, отдавая тепло воде, приготовляет рабочий пар давлением ок. 60 atm. Конденсат из змеевика возвращается в циркуляционную систему, совершая в ней замкнутый цикл. Рабочий пар высокого давления направляется в пароперегреватель (380°) и затем в средний ц. в д., где расширяется до 12—15 atm. По выходе из ц. в д. этот пар смешивается с перегретым паром низкого давления, приготовляемым в обыкновенном трубчатом котле. Образовавшаяся смесь вторично перегревается до 300° и направляется в 2 наружных цилиндра низкого давления и затем в конус. Недостатки этого Π.: 1) осаждение накипи в змеевике высокого давления может сильно понизить теплопередачу, а следовательно и давление приготовляемого рабочего пара высокого давления, 2) принцип высокого давления проведен лишь частично, так как только часть тепла продуктов сгорания топлива утилизируется для приготовления пара высокого давления, следовательно кпд будет ниже, нежели он мог бы быть при полной утилизации тепла газов на приготовление пара высокого давления, 3) отсутствие принудительной циркуляции воды, что понижает степень надежности работы котла, 4) наличие тяжелых и дорогих барабанов в системе высокого давления.

Более совершенный способ осуществления проблемы пара высокого давления имеем в П. сист. Лёффлера, построенном з-дом Шварцкопфа.

П. Шварцкоп ф-Л бффлера типа 2-3-1.

Наибольшая скорость «.. 110 км/ч

Диам. цилиндра высокого давления d. 2x220 миллиметров

» » низкого » d. 600 »

Ход поршней h.. 660 »

Дням, движущих колес D. 2 000 »

Жесткая база L.. 4 600 »

Полная » L.. 12 400 »

Полная длина п. с тендером L. 20 320 »

Порожний вес II. Р„.. ш e m

Служебный » » Р„.. 114 8 »

Сцепной » » р_к.. 60,0 »

Давление пара высокого давления р“. 120 atm

» » НИЗКОГО » р’к. 15 ι>

Площадь колосниковой решетки R. 2,4-м²

Огневые поверхности пагрева: Пароперегревателя высокого давл. Н;;. 90,о jm²

» низкого » На 32,0 »

Водоподогревателп высокого давл. Н_п. 71,о »

Подогревателя воздуха Hf,. 85,0 »

Испарителя ниакого давления В_и. 82,4 »

Продольный разрез и общий вид П. представлены на вкл. л.,×(фигура 97) и XI. В котле Лёффлера осуществляется теплопередача не только от газов к воде, но и от пара высокого давления к воде. Это позволяет изолировать наиболее ответственную часть котла—

испаритель высокого давления 2—от непосредственного действия топочных газов (фигура 98); в П. системы Лёффлера этот испаритель,

выполненный в виде цилиндрического барабана, помещен между рамами. В барабане-испарителе благодаря подводу в него высоко перегретого пара образуется насыщенный пар давлением 110—120 atm. Образовавшийся в испарителе пар засасывается особым циркуляционным насосом 3 и, пройдя пароперегреватель высокого давления 4 (перегрев до 1° 500°), частично возвращается обратно для приготовления новой порции пара. Змеевики высокого давления 4 образуют стенки огневого пространства (топки) с обычного типа колосниковой решеткой 1. Остальное количество пара высокого давления, выйдя из пароперегревателя, направляется для работы в два цилиндра высокого давления 5; здесь пар расширяется и по выходе из цилиндров поступает в поверхностный испаритель низкого давления 6. Проходя по трубкам этого испарителя, пар отдает тепло воде, из которой образуется пар низкого давления, идущий через особый пароперегреватель 10 в ц. н. д. II и оттуда в конус 12 и в дымовую трубу 13. Отработанный пар из ц. в д., пройдя через поверхностный испаритель, в виде конденсата подается питательным насосом в водоподогре-ватель 7, затем далее в испаритель высокого давления. Питательная вода из тендера 8 подается в испаритель 6 через паровой водоподогреватель 9. Кпд котла достигается при этом весьма высокий благодаря более высокому среднему (°-ному уровню системы высокого давления и наличию воздухонагревателя 14. Принудительная циркуляция пара имеет место как в системе высокого, так и низкого давления, обеспечивая надежность работы котла при высоких форсировках и предупреждая возможность загрязнения теплопередающей поверхности нагрева. Вспомогательные механизмы обслуживаются паром низк. давления, т. к. только им можно располагать при растопке П. Затрата мощности на циркуляционный насос невелика, т. к. ему приходится преодолевать лишь сопротивление в трубках пароперегревателя высокого давления, обычно 3> 5 килограмм,см^а. Распределение пара в ц. в д. и ц. н. д. производится цилиндрич. золотни-

нами. Золотник каждого ц. в д. разделен на два: по обеим сторонам цилиндра Золотники расположены выше оси цилиндра и приводятся в движение механизмом Гейзннгера. Ц. в д. изготовляются из высокосортной стати и так расположены в стальных литых опорах, что могут свободно расширяться. Обслуживание этого П. в общих чертах такое же, как и П. низкого давления. В будке машиниста—обычное число маховичков и один регулятор. Регулирование пароиро-изводительности котла производится путем изменения числа ходов поршня циркуляционного насоса. Наблюдение за работой котла вакно не столько в отношении давления пара, сколько в отношении температуры стенок котла. При этом если температура стенок трубок начинает превосходить допу-

Монпч В. В., Теоретич. исследование паровозных тележек, Берлин, 1912; Сыро мят киков С. II., Тепловой процесс паровоза, М., 1926; М у х а ч е в Π. М., Паровозы, виц. 1, Харьков, 1927; Блю м, Бор рис и Баркгаузен, Сооружение железн. дорог. Подвижной состав и мастерские, иер. с нем., т. 3, СПБ, 1898; G а г b e R., Die Dampflokomotiven der Gegcnwart, В. 1—2, 2 Aufl., В., 1920; Stockert L., Handbuch des Eisenbaimmaschinenwesens, B., 1908; I g e 1 M., Handbuch des Damp!lokomotivbaues, B., 1923; Leitzmann F. u. Borries W., Theore-tisches Lehrbuch des Lokomotivbaues, B., 1911; Die Eisenbahntechnik d. Gegenwart, В. 1, Das Eisenbahn-mascbinenwesen, Wiesbaden. 1897. С. Сыромятников.

Широконолейные П. промышленного транспорта предназначаются для несения маневровой и поездной службы на ж.-д. путях фабрично-заводских промышленных предприятий. Предъявляемые к ним в связи с этим требования—удобство движения передним и задним ходом, прохождение но кри-

Фигура 99.

стимые пределы, то особое автоматически действующее устройство тотчас же несколько уменьшает интенсивность горения.

На цветной вкдадке показана схема П. сист. Шварцкопф-Лёффлера, на которой: 2— инжектор, 2—питательный насос; 3—водо-подогреватедь н. д., 4—испаритель н. д.,

5—резервуар для конденсата, 6—водоно-догреватель в д., 7—испаритель в д., 8— ввод перегретого пара, 9—отбор насыщенного пара, 10—циркуляционный насос, 22— пароперегреватель в д., 12—регулятор в д., 13—цилиндр в д., 14—маслоотделитель, 25—огневая коробка, 16—колосниковая решетка, 27—воздухоподогреватель, 18— канал для подогретого воздуха, 19—золотник, 20—пароперегреватель н. д., 21— цилиндр н. д.,22—конус, 23—дымовая коробка, 24—дымовая труба.

Лит.: Ерофеев II. С., Паровоз, как он устроен η как работает, Берлин. 1926; Сыромятников С. II др., Паровоз, М., 1929; Г о л у G е в А. А., Парораспределительный кулисный механизм Вальшерта (Гейзингера), М., 1928; В а с и л ь е в Г. П., Паровоз, его устройство, содержание и ремопт, М., 1928; Кузнецов К. Д., Катехизис паровозного машиниста, М.—Л., 1927; М сдель В. Б., Пособие для расчета и проектирования паровозов, М.—Л., 1929; его ж е, Вписывание паровозов в кривые, Берлин, 1923; К с с т н е р К., Курс паровозов, М., 1922; Карт а-IH о в II. И., Курс паровозов, ч. 1 и 2, М.—Л., 1929;

вым малого радиуса, возможно малая общая длина, большая сила тяги (особенно при трогании с места)—делают наиболее подходящим для них тип танк-П. По данным на 1/1 1931 г. транспортного сектора ВСНХ СССР 70% всего количества ширококолейных П. промышленного транспорта падает на долю танк-П. типа 0-3-0, 0-2-0 и 0-4-0, обслуживающих преимущественно предприятия металлургической, тяжелой машиностроительной, угольной и др. отраслей промышленности. Нормальной нагрузкой на ось таких П. считают 10—17 тонн с жесткой базой 2 000—3 200 миллиметров, что обусловливает возможность применения этих П. и на ж.-д. путях промышленных предприятий со сравнительно слабым верхним строением пути и кривыми малого радиуса. Танк-П. имеют установленные габаритом размеры и допускаются также к курсированию на путях НКПС (приемка и подача вагонов с з-дов на станции). Требования, предъявляемые к условиям службы этих П., следующие: 1) условия рельсового пути: тип рельса Ша, кривые малого радиуса R от 50 до 150 та; наибольшие подъемы г= 20-/-35°/_оо (по данным Востокостали и Донугля); 2) условия экс-плоатацин: дальность пробега поездов 5—

Схема действия паровоза высокого давления Шварцкопф -Лефлера

ПЛРОВО

>S980

а	:« Jji
г-. -	-я—

Фигура 97. Продольный разрез и план П. высокого д;

Паровоз Μ

Новый П. высокого давления типа Шварцкопф-Леффлера.

18 км; наибольший состав поездов 250— 300 тонн (по данным Югостали); 3) максимальная скорость движения, в зависимости от состояния пути, не свыше 35—45 км/ч.

Один из типов двухосного танк-П. показан на фигуре 99. Основные данные этого П.: жесткая база—2400 миллиметров, нагрузка на ось—16,5 т, сила тяги—5 630 килограмм. На пря-

Фигура 10Λ. Фигура 101.

мом и горизонтальном участке пути П. может передвигать поезда весом до 500 т, а на подъеме в 25°/₀о—весом до 125 тонн Паровоз снабжен всей необходимой арматурой, паровым и ручным тормозами, а также водоподо-гревателем. Наибольшее применение эти П. имеют в южной металлургия, промышленности. Танк-паровоз типа 0-3-0 построен Невским машиностроительным заводом им. Ленина в 1929/30 г. Расчеты статического вписывания танк-П. в кривые радиуса R =· 60 .и и R=50 .ч для переднего и заднего хода (при укладке пути с уширенном и без уширения) показывают, что танк-ларовоз вписывается в эти кривые достаточно удовлетворительно и что наибольшее боковое смещение оси катания относительно оси рельса равно 32 миллиметров для кривой R=60 .и и 36 миллиметров для кривой R=50 метров При ширине бандажа 150 леи и рельсе типа Ша (с шириной головки равной 60 миллиметров), такое смещение не вызывает беспокойства. При нормальном уши-рении пути в кривой R — 50 .и и превышении наружпого рельса над внутренним (ок. 30 миллиметров), предельная скорость м. б. допущена не свыше 25 км/ч: при иных условиях она должен быть ограничена до 15 км/ч. База II. (3100 миллиметров) несколько ниже, чем у старых типов танк-П. (3400 лея). Практика герм. ж.-д. промышленного транспорта показала, что и на маневровых П. может быть допущено применение перегрева, причем в этом случае обычно регулятор надо ставить за пароперегревателем Имея в виду выгоды от перегрева в отношении экономии воды и топлива (20 и 14%), дающие возможность более дальнего пробега или большей продолжительности работы без добора воды и топлива, а такж · лучший коэфициепт сцепления танк-П. при меньшем иссякании запасов, з-дом предположен

вариант этого типа П. с пароперегревателем сист. Чусова. Фигура 100 и 101 представляют диаграммы расхода пара этйго П. без перегрева и с перегревом на силочас; из диаграмм видны преимущества перегрева пара. На фигуре 102—кривая веса поезда в зависимости·

от подъема. Вес состава О=:.^Fk - Р, где

VV о + t*

Р—пес П. ~45 тонн и г“—приведенный подъем, то есть включающий в себя и сопротивление

ОТ КРИВОЙ. В. Трубецкой.

Узкоколейные П.

II. узкоколейные применяются как для обслуживания внутризаводского транспорта, так и на подъездных путях промышленного характера, на полевых ж. д. и наконец на ж. д. общественного пользования. В связи с разнообразием требований, предъявляемых условиями работы во всех этих областях, размеры и типы узкоколейных II. чрезвычайно разнообразны. Типы узкоколейных П. различаются по целому ряду признаков. Ширина коле и наиболее распространенных типов составляет 600, 750 и 1 000 миллиметров. Эти размеры приняты в СССР как стандартные (ОСТ 335). В странах, сохранивших англ, систему мер, имеются П. для колеи 610, 762, 914 и 1 067 миллиметров (2, 2¹/г, 3 и 3¹/_а фт.). Но помещению запасов воды и топлива II. делятся на П. с тендером и танк-П. В последних запасы воды и топлива помещаются на самом П. Танк-П. более пригодны для обслуживания промышленно-заводских и полевых ж. д. и для маневровой работы благодаря меньшей общей длине и удобству для движения задним ходом. Часто они применяются ташке для повышения сцепного веса П., то есть веса, приходящегося на его движущие оси. Число и расположение осей. Каждый П. имеет несколько движущих осей с колесами одинакового диаметра, на которые посредством шатунного механизма и спарников действует сила пара в цилиндрах, приводящая эти движущие оси во вращение. Ось, колеса которой соединены непосредственно с шатунами машины, называется ведущей. Сила тяги II. при трогании с места и при малых скоростях зависит от числа движущих осей и давления от каждой из них на рельсы. Кроме движущих осей многие II. имеют поддерживающие оси спереди и сзади движущих осей. Поддерживающие оси имеют колеса меньшего диаметра и производят меньшее давление на рельсы, чем движущие оси. Передние поддерживающие оси (бегунки) служат для плавного прохождения П. по кривым и для подготовки пути к вступлению на него тяжело нагруженных, движущих осей; задние поддерживающие оси ставятся, во-первых, для того чтобы не нагружать чрезмерно движущие оси, а, во-вторых, потому что широкие топки II. вынуждают делать колеса, приходящиеся под топкой, меньшего диаметра, чем движущие, чтобы не очень высоко поднимать котел. Типы II. в СССР обозначают чи передних поддерживающих осей, движущих осей и задних поддерживающих осей. Например П. с 4 движущими (спаренными) осями и задней поддерживающей осью, не имеющий ни одной передней поддерживающей оси, будет обозначаться 0-4-1. Сочлененные П. Если требуется П. с большой силой тяги и необходимое для этого количество движущих осей так велико, что спаривать их в одну группу непрактично и затруднительно, то м. б. применен сочлененный П. Он имеет 2 или более рамы, соединенные шарнирно. Движущие оси распределяются по группам, и колеса каждой группы осей приводятся во вращение особой паровой машиной. П. с движущими осями, собранными в 2 или 3 группы, с отдельной паровой машиной для каждой группы (сист. Маллета, Гаррата) обозначаются также числом осей в каждой группе с знаком + между ними. Например П. системы Маллета, имеющий 6движущих осей и ни одной поддерживаю-

почти все вновь строящиеся П. снабжаются пароперегревателями. По роду отопления П. разделяются на нефтяные, угольные, дровяные и торфяные. От сорта топлива зависит форма и размеры топки и размеры всего котла. Хотя всякий П. может .быть приспособлен для отопления любым топливом, но не всякое топливо он будет жечь экономно. В этом отношении наибольшая разница существует между П. дровяными н П., отапливаемыми тощими углями и антрацитом; для дровяных и торфяных II. требуется глубокая топка с колосниковой решеткой средних размеров, а для антрацита—неглубокая топка малого объёма, но с большой колосниковой решеткой. По роду службы П. делятся на пассажирские с большой скоростью, то

щей оси, будет обоз-нач аться 0-3-0+0-3-0 или 0-3+3-0. П. системы Гаррата, имеющий 4 движущих оси и по одной поддерживающей по обеим сторонам тележки, будет 1-4-1 +1-4-1. В США типы П. обозначаются так же, как и у нас, но вместо числа осей берется число колес. В Германии тип П. обозначается также по числу осей, причем число движущих осей обозначается большой латинской буквой: 1 ось А,2—В, 3—С, 4—D, 5—Е, 6—F и т. д. Поддерживающие оси обозначаются цифрами; нули, черточки и знаки плюс не ставятся. Напр. наш узкоколейный П. 159 с 4 движущими осями по герм, обозначению будет D,а приведенный выше сочлененный П. Маллета—СС. Система машин ы. Паровые машины узкоколейных II. имеют 2, 3 или 4 паровых цилиндра. В мощных сочлененных П. число цилиндров доходит до 8. Паровые цилиндры располагаются горизонтально или при недостатке места несколько наклонно с наружной стороны рамы или внутри ее. Машины с вертикальными паровыми цилиндрами весьма редки и иногда применяются на И. горных ж. д. и в горной промышленности при значительных подъемах, например П. системы Гресли. В этом случае цилиндры работают на промежуточный вал, который связан с движущими осями зубчатыми передачами. Более распространены машины однократного расширения с переменной отсечкой пара, регулируемой или от руки или же самодействующим механизмом, но применяются и машины двойного расширения. П о состоянию пара имеются П. без перегрева и с перегревом пара. В виду большой экономии в топливе и воде от перегрева пара варные с большой силой тяги и маневровые с большой силой тяги при малых скоростях и приспособленностью для работы на маневрах и передачах, связанной с частыми остановками и ездой задним ходом.

Устройство Π. П. состоит из 3 главных частей: котла, движущего механизма и экипажной части.

Котел узкоколейного П. имеет в общих чертах то же устройство, что и у II. ширококолейного. В нек-рых же случаях узкоколейные П. по своим технич. достижениям и конструктивным улучшениям котлов далеко опередили П. ширококолейные (камера сгорания, термосифоны, механич. кочегары и тому подобное.). Котел состоит из огневой коробки, или топки, цилиндрической части и дымовой коробки. Фигура 103 дает общее представление о котле узкоколейного паровоза (тип 159), построенного Коломенским паровозостроительным заводом. (Рабочее давление 13 atm поверхность нагрева: топки 3,23 ж², жаровых труб 8,49 ж², дымогарных труб 20,38 ж², пароперегревателя 8,35 ж², всего 40,45 ж²; площадь колосниковой решетки 0,78 ж²; число жаровых труб 12 и дымогарных 57.) В зависимости от целого ряда требований, предъявляемых к паровозным котлам, топки их имеют различные формы и размеры. По форме топочного кольца топки разделяются на 1) узкие, лежащие между внутренними рамными листами (фигура 104, А), 2) узкие, по ширине доходящие до колес, но еще помещающиеся между ними (фигура 104, Б) и 3) широкие, выступающие за рамные листы и колеса (фигура 104, В). Кроме гладких топочных коробок, у которых потолок кожуха представляет прямое продолжение верхней половины цилиндрич. части котла (фигура 104, Б и В), делают также приподнятые топки (сист. Belpair) для увеличения пространства, в к-ром может скопляться пар (фигура 104, А). Заднюю_стенку

6

топки иногда делают скошенной (фигура 104, В) главн. образ, для экономии в весе. Огневая коробка соединяется с кожухом при помощи анкерных болтов и топочных связей, а задняя решетка скрепляется с цилиндрической частью котла лапчатыми связями. Очень часто для увеличения жесткости лобовой стенки огневой коробки в горизонтальном направлении в котлах узкоколейных П. употребляются так называемые контрфорсы, или плоские связи. Их делают из котельного железа, укрепленного уголками и тавровым железом. На фигуре 105: а—лобовая степка кожуха топки, б — шинельный лист, в—контрфорс. Существенное влияние на форму топки оказывают, с одной стороны, положение рамы и осей и диаметр задних колес П., расположенных под самой топкой, а с другой—род и свойство топлива(длин-но- и короткопламенный уголь, дрова или жидкое топливо, большая или малая скорость горения), для которого топка предназначается и которым обусловливается ее глубина.

По устройству цилиндрич. части котла узкоколейные П. почти ничем не отличаются от ширококолейных П. Основные размеры следующие: расстояние между передней и задней решетками 2 500—4 300 миллиметров (последнее у П. метровой колеи), диаметр 760— 1 600 миллиметров при толщине стенок 10—17 миллиметров. Цилиндрич. часть котла заканчивается дымовой коробкой, ограниченной со стороны котла т. н. передней трубчатой решеткой толщиною 18—20 метров На фигуре 106 представлен эскизный вид дымовой коробки узкоколейного паровоза с помещенными в ней конусами и искроуловительными приборами. Дымовую коробку делают из того же материала, что и Цилиндрич. часть котла. Длина ее колеблется в пределах 560—1 250 миллиметров; некоторые типы узкоколейных П. имеют несколько удлиненную форму дымовой коробки, чем достигается повышение парообразования, равномерное распределение тяги между всеми рядами дымогарных труб и значительное уменьшение количества выбрасываемых из труб искр, могущих быть

Фигура 105.

причиной пожара. При отоплении П. дровами, торфом и вообще топливом, дающим много искр, в дымовой трубе устанавливают различного рода искроудержательные приборы помимо искроула-вливающих сеток в дымовой коробке, которыми снабжены почти все П. узкой колеи. Фигура 107 представляет искроуловитель, носящий название неподвижной турбины, имеющий нижеследующее устройство: поверх трубы ^ укрепляется кожух а из листового железа, состоящий из двух конусообразных частей, скрепленных между собою изнутри угловым железом. Над отверстием дымовой трубы установлен железный отражательный конический диск б, с нижней стороны которого укреплено пять изогнутых железных лопаток в размером 150x205 миллиметров, образующих подобие неподвижной турбины. Проходя между лопатками дым приобретает вращательное движение и выходит наружу, искры жест летают

ни удаляются через лазы з.

Современные узкоколейные П. почти всегда снабжены пароперегревателями, помещаемыми в дымовой коробке. Экономические преимущества применения перегретого пара по существу сводятся к избежанию потерь от конденсации и к увеличенному удельному объёму перегретого пара. Отсю да^|;как"следетвие получается сравнительное сбережение пара, воды и угля по сравнению с однородными условиями для насыщенного

Фигура 107.

пара, иными словами увеличение тяговой работы при одинаковом размере котлов и при том же пасходе топлива. Сбережение чем сбережение воды, так как пасть тепла идет на перегрев насыщенного пара. С повышением t° пара растет и процент сбережения. По данным проф. Игеля следует, что при обычных условиях эксплуатации каждое повышение перегрева на 5—6° дает 1 % экономии пара. Как верхний предел температуры пара принимают пока 400°. Высота перегрева зависит гл. обр. от степени влажпости поступающего в перегреватель пара. Поэтому для получения более высокого перегрева рекомендуется принимать меры, чтобы возможно более сухой пар поступал в пароперегреватель. Устройство пароперегревателя сист. Шмидта показано на фигуре 108. Собирающийся в сухопарнике пар проходит по трубе регулятора а до тройника б и по трубам в к коробкам г перегревателя, которые разделены вертикальной стенкой d на два отделения. К коробкам г присоединены трубчатые элементы е пароперегреватели, вставленные в дымогарные трубы ж котла. К трубкам перегревателя приварены подставки з, препятствующие непосредственному соприкосновению трубок со стенками дымогарных труб. Каждый трубчатый элемент перегревателя делает два оборота в двух дымогарных трубах. Пар, прошедший по пароперегревателю, достигает второго отделения коробки г с темп-рой 300—350°. По трубе и пар направляется в паровую машину. Для уравнивания t° и давления перегретого пара в правой и левой коробках они соединены трубой к.

При проектировании П. особое значение имеет выбор отношения H:R. то есть поверхности нагрева, передающей тепло, к площади колосниковой решетки, производящей тепло, а также распределение поверхности на топку и дымогарные трубы. Соотношение между этими величинами в II. СССР колеблется в пределах 1/40—1/60 (в нек-рых случаях даже выше) и б. ч. лежит между 1/50 и 1/60. В практике герм, узкоколейного паро-

фигура 108.

д

поды, как и пара, больше у машин однократного расширения, чем у машин с двукратным расширением (компаунд). Сбережение угля примерно на одну треть меньше,

возостроения это отношение выражается величинами 1/35—1/50 при условии сжигания каменного угля с. теплотворной способностью 6 500—7 000 Cal; для других сортов топлива оно уменьшается. В таблице 1 указаны величины поверхности нагрева, площади колосниковой решетки и соотношения этих величин для нек-рых типов П.

Таблица 1П оверхность нагрева и площадь колосниковой решетки П.

Колея в миллиметров	Серия и тип паровоза	Общая поверхность нагрева в лг	Площадь колосниковой решетка в .и“	Допускаемое давление пара в aim	Отношение
S	-	и	R	Рк	H-.R
600	0-2-0 серия Fs	27,80	1,61	12	1 : 45
750	0-3-0 серия F<;	27.80	0,61	12	1 : 45
750	о-з-о серин Н	26,37	0,52	12	1 : 51
750	0-4-0 (тин 159)	39,80	0,71	13	1 : 55
750	0 — 4 —0 серия К	53,18	1,01	11	1 : 53
750	0-4-0 серия О	57,88	1,15	12	1 : 50
750	0-4-0 (тип 157)	61,47	1,32	13	1 : 46
914	0-4-0 серия Дт	64,20	1,15	12	1 : 56
1 000	1-5-0 (ТИП 160)	201,0	3,86	14	1 : 52

Увеличение мощности П. находится впрямой зависимости от количества пара, приготовляемого в котле, а это последнее зависит от площади колосниковой решетки. Для увеличения мощности необходимо увеличивать колосниковую решетку. В узкоколейных П. стремятся достигнуть этого соответствующим удлинением топки. Однако нередко приходится помещать паровозную топку над рамой, что становится особенно необходимым при пользовании топливом с низкой теплотворной способностью. Вынесение топ дельные значения высоты оси паровозного котла м. б. определены при помощи ф-лы герм, завода Гономаг:

§=0,0б| + 1,88,

где Н—высота оси котла над головкой рельса bmm,S—ширина колеи и В—полная базаГТ.

Качественная сторона проекта II. определяется достижением наибольшей мощности при наименьшем весе и выражается конструкционным коэф-том, или иначе коэф-том качества проекта

^м2/т,

где Л*—полная поверхность нагрева, включая пароперегреватель, и Q₀—заводский вес П. Чем выше К, тем совершеннее проект. Для узкоколейных П., относительно менее мощных, он меньше величин,полученных для ширококолейных II., и колеблется в пределах от 1,5 до 3,0 м“/т, а в некоторых случаях доходит до 3,5 м³/т. В табл. 3 при-

Таблица 3. — Величины конструкционного к о э ф-т а узкоколейных П.

Колея S в миллиметров	Серия и тип паровоза	Полная поверхность нагрева Нк в м г	£ 8« и о Е СО Е о |s ||	о , O’ о &S о — - «2 ® 3
600	0-2-0 сер. Ks	27,8	11,4	2,44
750	0-3-0 сер. Н	26,37	10.12	2.60
750	0-4-0 сер. К	54.26	19,75	2,75
750	0-4-0 (ТИП 1571	61.47	23,5	2.61
750	0-4-0 (ТИП 159)	40,45	14.1	2,87
914	0-4-0 сер. Е	53,27	20,91	2,55
914	0-4-0 сер. D	64.20	19.4	3,31
1 000	1-6-0 (тип 160)	201,00	62,7	3,21

ведены величины коэф-та К для наиболее распространенных типов узкоколейных П.

Движущим механиз-м о м узкоколейных П. является паровая машина, шток поршня которой соединен с крейцкопфом, перемещающимся по одной ил и двум параллелям. Парораспределение производится плоским или цилиндрич. золотником, приводимым в движение кулисным механизмом, при помощи которого устанавливается степень наполнения цилиндра машины паром (от сечка), а также изменяется и направление движения П. Управление кулисным механизмом производится из будки машиниста. Крейцкопф соединен шатуном с пальцем кривошипа колеса, которое называется в е д у щ и м. При помощи спарников усилие передается на кривошипы соседних колес, наз. спаренными. На фигуре 109 показано устройство движущего механизма П. Коломенского завода типа 159 для колеи в 750 миллиметров. Некоторые детали узкоколейных паровозов германской конструкции показаны на фигуре 110 (паровой цилиндр),

Таблица 2.—П редельпые значения высоты оси котла.

Наименование	• о 3·	Тип паро-	e 2	К * S®	Коэфиц. устойчивости Н: S
дороги	-со *5 -Я К	воза	В g и	Высот котла	дей-ст вн-те ль-ный	предельны й
Заводской промыш-лен. транспорт.	600	Танк 0-2-0	1 700	1 700	2,83	2,05
К (.-Африканские ж.д.	610	1-3-1+1-3-1·	13 000	1 660	2,72	3,16
Полевые ж. д.	750	0-3-0	1 500	1 500	2,00	2,00
Подъездные пути то р фян о и пр о м ы шл.	750	0-4-0	2 250	1 615	2,15	2,06
Подъездные пути Саха ротреста.	914	0-4-0	2 700	1 850	2,02	2,05
Подъездные пути нефтяной промышленности.	750	0-4-0	2 850	1 910	2,54	2,10
Проект.	1 000	(Т. 157) 1-5 0	8 250	2 650	2,65	2,38
Ю.-Африканские ж. д.	1 067	(т. 160) 2г—3 — 1 + 1— 3 — 2*	23 380	2 515	2,35	2,01
» » »	1 067	1-5-1 Santa Fe	11 639	2 6Г0	2,48	2,53
Проект для СССР.	750	2-4-Of0-4-2*	14 700	1 700	2,26	3,06

• Системы Гаррата. ки из пределов рамы связано с повышением оси котла над уровнем рельса. Пре- j

фигура 111 ("крейцкопф с двумя ползунами), фигура 112 (крейцкопф, движущийся по одной параллели) и фигура 113 (паровой цилиндр с коробкой для цилиндрического золотника).

пиковый шток, серьга, маятниковая тяга и все шарниры их, совершенно отсутствуют. Число оборотов кулачковых валов одинаково с числом оборотов ведущих колес П. Клапаны обычного двухседельного типа размещены в клапанной камере, отлитой вместе с цилиндром. Концы шпинделей клапанов выступают наружу. Открытие и закрытие впускных клапанов управляется кулачками С и С, а выпускных—кулачком_17

I

Фигура 109.

Среди парораспределительных механизмов других типов появилось на П. Южно-Африканских железных дорог клапанное парораспределение Капротти. Парораспределение Ка-протти впервые было осуществлено в Италии в 1921 году на одном из П. типа 1-4-0. Сущность парораспределения Капротти сводится к тому, что с помощью вращающегося кулачкового распределительного вала приводятся в движение впускные и выпускные клапаны. В отличие от клапанного парораспределения системы Лентца кулачковый распределительный вал постоянно

вращается при движении П. От ведущей или одной из спаренных осей П. при помощи конических зубчатых передач и вала а (фигура 114) вращение передается двум валикам б и в, идущим к клапанным камерам паровых машин. С этими валиками непосредственно соединены распределительные кулачковые валики. Такие части парораспределительного механизма, так контркривошип, эксцентриковая тяга, кулиса, золот-

(фигура 114а и 1146). Механизм для открывания впускных клапанов состоит из 2 коленчатых рычагов У. На конце вертикального плеча рычага У имеется ось О, на которой качается балансир с двумя роликами Н и R, катящимися по поверхности кулачков С и С. Ролик для выпускного клапана надет непосредственно на ось коленчатого рычага (фигура 1146). Сначала ролик R поднимается на выступающую часть кулачка С и катится по ней. В это время впускной клапан остается закрытым, т. к. рычаг У отклоняется настолько, что конец его горизонтального плеча лишь подходит к концу шпинделя клапана. Открытие клапана начинается, когда ролик R начинает подниматься па выступающую часть кулачка С· Клапан остается открытым полностью, пока оба ролика катятся по выступающим частям кулачков, и начинает закрываться, как только ролик R начнет спускаться с выступающей части кулачка С. Период полного открытия клапана, а следовательно и степень наполнения, или отсечка riajla, зависит от углового положения кулачков по отношению друг к другу и может изменяться вместе с последним. Для изменения отсечки введен доволь-

Фигура 1 12.

Фигура 113.

но сложный механизм, изображенный на фигуре 114н. Как впускные, так и выпускной кулачки сидят на валу свободно. Часть вала

S между кулачками сделана с очень пологой винтовой нарезкой V. На этой нарезке посажены диски!) иD, которые могут поворачиваться, перемещаясь вдоль нарезки. Как кулачки, так и диски имеют отверстия и дугообразные прорезы, через которые проходят 4 стержня, управляющие поворотом кулачков на валу и расположенные, как показано на фигуре 114в и 114г. На диски!) и D надеты кольца с цапфами, соединенными посредством тяг с коленчатым валом L, при посредстве которого производится управление механизмом. Схема расположения тяг и колен вала изображена отдельно на той же фигура 114в. Изображенное на фигуре 114в положение, когда диски прижаты друг к другу и диск D упирается в заплечик на валу, соответствует наибольшей отсечке пара. При повороте вата L по часовой стрелке диск D перемещается вниз, поворачиваясь на винтовой нарезке и вызывая так. обр. поворот кулачка С, соответствующий более раннему закрытью впускного клапана, то есть уменьшению отсечки. Кольцо на диске D также“ перемещается вниз, не вызывая ного веса и, открывая полностью проходы, дают возможность полного уравнения давлений по обе стороны поршня машины. Этим устраняется надобность в специальном приспособлении для этой цели и обеспечивается более спокойный холостой ход машины. Парораспределение Капротти дает возможность получения отсечки менее 0,1. Поэтому и при малой нагрузке машины возможно иметь полное открытие регулятора, что выгодно отражается на расходовании

Фигура 114.

топлива. Перевод механизма с наибольшей отсечки переднего хода па наибольшую отсечку заднего хода совершается только одним поворотом реверсивного вала L. Это обстоятельство имеет большое значение особенно для П. маневровых и промышленного транспорта, так как позволяет с помощью своевременной перестановки механизма избежать сильного контрпара и износа бандажей.

Движущие механизмы П. различаются по числу паровых цилиалров, а также по расположению цилиндров, парораспределитель-

Фчг. 114а.

Фаг. 1140.

Фигура 114в. сначала движения самого диска, пока степень наполнения не достигнет около 12%. При заднем ходе кулачки меняются своими ролями и наибольшей отсечке соответствует положение дисков D и !) на нижнем кольце винтовой нарезки. Закрытие клапанов производится при помощи пружин, надетых на шпиндели клапанов. В последних конструкциях парораспределения Кап-роттн пружины заменены маленькими поршеньками, насаженными на нижние концы шпинделей клапанов. При открытом регуляторе пар попадает под поршенек и прижимает клапан к седлу, заменяя действие пружины. При закрытом регуляторе клапаны падают вниз под действием собствен ных и передающих движение механизмов. Наиболее распространено простое расположение с 2, 3 или 4 паровыми цилиндрами, закрепленными на раме П. Двухцилиндровые машины как однократного, так и двойного расширения размещают как снаружи, так и внутри рамы. Кривошипы находятся под утлом 90° друг кдру- ФПГ. 114г. гу (фигура 115). В 3- и

4-цилиндровых машинах цилиндры расположены или рядом в одной поперечной пло-

скости П. или в двух плоскостях, одни позади других. Все механизмы, передающие движение, соединены с одной ведущей осью илиу разбиты на группы к двум ведущим осям. На фигуре 116 показана схема распо

ложения 3-цнлиндровой машины однократного расширения. Все цилиндры расположены в одной поперечной плоскости П. и приводят в движение одну ось. Кривошипы расположены под углом 120°. В 3-цилин-дровой машине двойного расширения (фигура 117) средний цилиндр—высокого давления, а крайние — низкого давления. Кривошипы к цилиндрам низкого давления расставлены на 90°, а между ними и кривошипом для цилиндра высокогода-вления углы по 133°. СхемЫ1-ци-линдровых машин однократного и двойного расширения показаны на фигуре 118 и 119.

Фигура 118.

Фит. 119.

расположение. В системе Маллет-Римрота (фигура 120) цилиндры высокого давления укреплены на основной раме П., а цилиндры низкого давления—на передней тележке, поворачивающейся на шкворне. Цилиндры каждой стороны работают с одинаковым положением кривошипов. Система Майера (фигура 121) имеет две поворотные тележки,

Фигура 120·

на которых расположены движущие мехашгз-мы. Два цилиндра высокого давления укреплены на переднем конце рамы задней тележки, а два цилиндра низкого давления—на

Фигура 121.

заднем конце передней тележки. На фигуре 122 дан общий вид П. сист. Майера.

Экипажная часть П. состоит из рамы с принадлежностями, осей с колесами, букс и рессор. Различают следующие рамы: 1) по назначению: главная рама, связующая котел, цилиндры и оси, и дополнительная рама (поворотные тележка); последняя применяется для наилучшего вписывания II. в кривые пути; 2) по материалу и способу изготовления: рамы листовые, литые или брусковые и коробчатые; 3) по типу: простые рамы (по одному листу справа и слева) и двойные рамы (из двух листов); 4) но положению колес: наружные и внутренние в зависимости от того, находятся ли они

Фигура 122.

Существует пек-рое количество конструкций П с разделенными движущими механизмами, представляющими т. паз. сложное снаружи или внутри колес. П. с внутренними рамами легче и экономичнее, так как постройка и ремонт их дешевле, но за-

н а

сн б. ч. для малых и средних танк-паровозов. Ее объединяют конструктивно таюке с водяным баком. При большой жесткости во всех направлениях такая рама отличается легким весом. Для паровозных осей в раме оставлены соответствующие вырезы. Как наружная, так и внутренняя рамы имеют свои достоинства и недостатки. При наружной раме возможно опустить котел ниже для большей устойчивости, что имеет особое значение

Фигура 124.

для П. с небольшой шириной колеи, но, с другой стороны, поперечные скрепления слабее, чем у внутренних рам,т. к. расстояние между продольными листами увеличивается, что на практике работы узкоколейных II. отмечалось частым расстройством поперечных скреплений, в особенности в месте прикрепления цилиндров. При наружной раме кроме того необходимо прибегать к посадке на все оси _и

сцепных колес отдельных кривошипов, что представляет большие трудности в отношении выполнения поковок.

При внутренней раме эти трудности отпадают, так как пальцы кривошипов укрепляются непосредственно на ободе колеса.

Количество осей зависит от веса II. в рабочем состоянии, величины допускаемой нагрузки на ось и назначения П. Для допускаемых нагрузок установлен общесоюзный стандарт (ОСТ 2394) (табл. 4).

Оси II. разделяются на следующие: 1) ведущие оси, па которые посредством шатунов передается сила давления пара в цилиндрах (фигура 124), 2) спаренные или сдвоенные оси,

к-рые соединяются с ведущими колесами при помощи пальцев кривошипов и сцепных или спаренных дышел, принимая на себя часть движущей силы паровой машины (фигура 125), 3) поддерживающие оси, которые не связаны с движущим механизмом и служат лишь для поддержания известной части П., и 4) теле-жечные оси или бегунки, составляющие принадлежность поддерживающих тележек. Число спаренных осей зависит от рода II.: если II. предназначается для развития большой силы тяги (товарный тип), то число спаренных осей доводят до максимума, зависящего от длины жесткой рамы и, наоборот, если П. предназначается для легких поездов, для которых важно развитие скорости, то число спаренных осей меньше (не менее 2). Расстояние между осями II. делают тем больше, чем значительнее предположенная скорость движения. Однако должен быть принято во внимание определенное соотношение между величиной жесткой базы (то есть расстояния между осями, не имеющими по-перечн. перемещения) и радиусом кривой, в целях лучшего вписывания в последнюю. В случае надобности постройки П. с большой полной базой необходимо устройство тележек или особых самоустанавливающихся осей, что в настоящее время широко применяется в 3. Европе и США. Жесткая база колеблется для П. с колеей в 600 миллиметров от 800 до 1 400 миллиметров, в 750 миллиметров от 1500 до 5 000 миллиметров и в 1 000 миллиметров от 2.200 до 6 000 Л(Л1. Диаметр

Середина противовеса левого нолвсо

Середина противовеса правого колеса

Фигура 125.

Середина противовеса левого нолвсо осей зависит от допускаемой нагрузки наних, а также от диаметра и скорости вращения колес. Наибольшая нагрузка распределяется на ведущую и спаренные оси с целью увеличения сцепления колес с. рельсами. Если сцепление колес II. с рельсами будет недостаточно, то колеса станут вращаться, не двигая II., или буксовать. Искусственное труднения, испытываемые при проектировании расположения топки внутри рамы, заставляют часто употреблять наружную раму. Полевые узкоколейные П. серии Н построены с внутренней коробчатой рамой спет. Краусса (фигура 123). Последняя употребляет-

Ширина колеи в миллиметров	Величина нагруэки в т
	облегчен ная	нормаль ная	усиленная
600	3	4	6.5
750	4	6,5	9
1 000	6,5	9	12,5

повышение сцепления достигается путем посыпки на рельсы под колеса песка из особой песочницы на П.

Для прохождения по кривым малого радиуса (фабрично-заводские и подъездные пути) имеется несколько различных конструкций перемещающихся и самоустанавливаю-щихся осей, из которых заслуживают внимания следующие. 1) Конструкция Гольсдорфа {фигура 126)—одна из простейших конструкций

для многоосных П., т. к. она дает возможность легкого прохождения по кривым, предоставляя одной или нескольким сцепным осям свободное боковое передвижение в осевых и дышловых подшипниках, не требуя какого-либо устройства для обратной установки. Однако возможность применения этой конструкции ограничена, потому что величина бокового передвижения не может превышать известного размера (не более 35 миллиметров). В противпом случае при совершенно сдвинутых колесах плечо а от середины шатуна до основания пальца кривошипа становится слишком большим, вызывая довольно значительное напряжение в кривошипе. Означенная конструкция наиболее применима к

II., имеющим не более 3 осей и предназначенным для обслуживания путей с незначительными радиусами кривых. 2) Конструкция Клин-Линднера (фигура 127) является прототипом выданного в 1870 г. патента на полую ось Clara. Сквозь полую ось а проходит обыкновенная ось б, укрепленная в раме и приводимая в движение шатунным механизмом. Пальцем в полая ось связана с внут

ренней осью,к-рая передает ей вращающееся движение; она может передвигаться вдоль внутренней оси, а также принимать наклонное положение, поворачиваясь в шаровом соединении г. После прохода кривой ось устанавливается в нормальное положение под действием сильных пружин d. Однако конст рукция эта имеет тот недостаток, что требует наружную раму, вследствие чего П. больших размеров не имеют достаточного места для размещения больших паровых цилиндров в пределах габарита. Кроме того она сложна и дорога в производство и в ремонте. 3) В конструкциях Маллета и Майера хорошее вписывание в кривые достигается установкой движущего механизма на поворотных тележках. В более распространенной конструкции Маллета задняя тележка соединяется непосредственно с котлом, к-рый опирается на переднюю тележку посредством особых ползунов. Обе тележки соединены между собой шарнирно. Движущие механизмы установлены на обеих тележках. Однако эти конструкции имеют ряд недостатков. Большое число частей, к-рое обусловливается двойным числом всех работающих механизмов, увеличивает стоимость постройки и ремонта этих П. В гибких паропроводах легче может возникнуть утечка пара. П. сист. Маллета и подобные ей конструкции имеют применение, особенно в заокеанских странах, для перевозки тяжелых товарных поездов на больших подъемах, потому что при большом числе движущих осей (6 и 8) они могут проходить по кривым радиуса 80 jvt, что при других конструкциях было невозможно. Развитие сист. Маллета и Майера представляет сист.Гаррата (вкл. л., XIII). Две тележ

ки с 4 спаренными осями и передними и задними бегунками несут на себе независимые паровые машины. На тележках расположены водяные баки и ящики для топлива. На внутренние концы тележек опирается особая рама, на которой помещены котел и будка машиниста. 4) По предложению лроф. Че-чотта заводом Шварцкопф построен новый двухцилиндровый танк-П. типа 0-5-0, у которого вторая спаренная ось имеет свободное боковое перемещение по 26 миллиметров в каждую сторону. Таким же свойством обладают четвертая и пятая спаренные оси;кроме того эти 2 оси так соединены менаду собою, что при прохождении по кривым они принудительно перемещаются одна относитель но другой. Фигура 128 схематически изображает вписывание такого П. в кривую радиусом 35 м, а кроме того показывает, что эта установка должна происходить с относительно небольшим боковым давлением на рельсы. Сзади последней спаренной оси располагается передаточный вал. Он служит для того, чтобы дать правильное направление спарен-

D=S± 0,1 S,

где S—ширина колой в миллиметров ( + для легких П.; — для тяжелых II.). Обычно принимают

1)=1 000 л- 1 600 миллиметров для пассажирских II. при колее 1 000—1 G07 миллиметров н В=700—1 000 миллиметров для танк-П. любой колеи.

Колесные бандажи изготовляются из литой прокатанной стали (без сварки) и насаживаются на колеса в нагретом состоянии. Укрепление бандажей производится различными способами (смотрите Вандаоюи). Размеры бандажей: ширина 115 и 130 .tut, толщина по кругу катания 57—65 л.и, минимальная ним дышлам между ведущей и задними спаренными осями, перемещающимися одна относительно другой и притом в случае, когда эти последние перемещаются так, как это указано на фигуре 129. Такое управление спа-

<Х>пг. 129.

репными дышлами является необходимым для избежания возможных перекосов последних.

Род колеси, скатов и размеры отдельных частей зависят как от конструкции главной рамы, диам. колес, так и от напряжений, вызываемых нагрузкой на ось.

Колеса отливают из лучшей стали. Кроме отливки коле-

Фигура 130.

со со спицами м. б. и кованым из литого или сварочного железа, причем противовесы образуют с ним одно целое. Паровозные колеса по своему назначению разделяются так же, как и оси. Колесо состоит из ступицы, обода и спиц. Ведущие и спаренные колеса снаб-ж‘ны противовесами. Диаметр ведущего колеса D миллиметров находится в зависимости от рода службы II. и гл. обр. от наибольшей скорости движения v (км/ч). Приблизительно диам. ведущего колеса 1) м. б. определен из формулы Гумберта: 11= v : 40, где 1) в м. В Германии при расчете узкоколейных II. диаметр ведущего колеса (в миллиметров) устанавливается по ф-ле:

Фигура 131.

предельная толщина 28 миллиметров, высота гребня 25 миллиметров и ширина гребня 27,5 миллиметров. Допускаемый предельный прокат бандажей 6—7 миллиметров. На фигуре 130 по!сазан профиль бандажей узкоколейного П. типа 0-4-0. Гребень бандажа и второй сцепной оси подрезан на 7 миллиметров с целью увеличения разбега при прохождении по кривым. Размеры бандажей германских П. приведены в таблице 5.

Упряжные и ударные приборы. Паровозная рама заканчивается с торцовых сторон буферными брусьями, служащими кроме поперечного скрепления рамных листов также и для укрепления на них упряжных и ударных приборов, то есть упряжного крюка, буферов, запасных цепей и стоек для фонарей. Буфера имеют своим назначением уменьшить толчки, происходящие на ходу

Таблица 5,— Размеры бандажей заграничных узкоколейных паровозов (Германия).

Категория ж. д.	о Ц §» 11	Ширина бандажа в миллиметров	Расстояние между бан-~ лажами в миллиметров	Зазор между ребордами и рельсами в миллиметров	Минимальная допустимая толщина бандажа в миллиметров
	1 000	110	925	4 + 4	12
Узкоколейные. )	788	110	710	4+4	12
„ ί	750	100	6S6	4 + 4	12
	700	90	610	3+3	12
1	600	90	510	3+3	12

менаду П. и вагонами. На фигуре 131 показаны различные типы упряжных и ударных ири-

25

Т. О. in. XV.

борет узкоколейных П., имеющих большей частью один центральный буфер. П. метровой колеи строятся в настоящее время в СССР и за границей преимущественно с двумя буферами. Заграничные железные дороги

перешли уже и продолжают переходить на автоматическую сцепку с одним центральным буфером.

Виды и типы узконолейных П. Танк-П. явля юте я основным видом и., работающих внутри промышленных предприятий. Наиболее распространены в СССР узкоколей

ные танк-П. типов 0-3-0 и 0-2-0, причем последние преимущественно для колеи в 600 миллиметров с нагрузкой на ось 3,5 — 6 тонн На фигуре 132 показан схемат. вид 3-осного танк-П., применяемого для колеи в 750 и 1 000 миллиметров. Основные характеристики следующие: поверхность нагрева 27.8 л², плошадь колосниковой решетки 0,612 λι², 2 цилиндра диам.

Более мощные танк-паровозы типа 0-4-0, у которых жесткая база доходит до 3 м, дела“γιου с переставными осями по системе Гольс-дорфа или Клии-Линднера. Фигура 133 представляет схематич. вид такого П. со следующей характеристикой: колея 750 миллиметров, 2 "цилиндра 360x360 миллиметров, диам. колес 750 миллиметров, жесткая база 2 800 миллиметров, оси Клии-Линднера, давление в котле—12 atm, площадь колосниковой решетки 1,00 м^%, поверхность нагрева 53 ,н². вес порожнего паровоза 21 т, вес в рабочем состоянии 26,4 т, сила тяги 4 470 килограмм, наибольшая скорость 25 км/ч, наименьший радиус кривых 25 метров.

Товарный II. типа 1-5-0 (фигура 134)с 4-оспым тендером, спроектированный Коломенским заводом в 1930 году для ко- -леи 1 000 миллиметров, будет иметь нагрузку на ось в 12,5 тонн и явится сверхмощным узкоколейным П.

СССР, близко подходящим по своей силетяги Fj= 12 800 килограмм к нормальному П. широкой колеи сер. а). На подъеме в j 4 3 a~is и ITι%*.

13°/₀₀ проектный П. может вести состав

Фпг. 135.

весом Q=650 тонн со скоростью 10 км/ч, а~на подъеме 17,5°/₀₀ при той же скорости—состав весом 500т.Фиг.135 дает диаграмму<?= /(!“,») веса составов в зависимости от скорости движения поезда и подъемов при форсировке парообразования 30 килограмм/м². Передняя тележка у проектного П. предположена одноосная снег. Бисселя. При предварительных подсчетах статич. вписывания II. в кривые R =100 .ч выяснился необходимый разбег передней тележки 81 .ил, третьей сцепной оси 6 миллиметров (срез реборды) и пятой сцепной оси 18 миллиметров путем поперечного перемещения. Топка котла полуциркульная; все листы как топки, так и ее кожуха железные. Очистка зольника производится сбоку через две дверцы с каждой стороны; в раме сделаны

-2200

2300

8250

U619

Фиг.

270 миллиметров, ход поршня—400 миллиметров. Вес в порожнем состоянии 13,4 тонн в рабочем состоянии

16,5 т, сила тяги—2 620 килограмм. При испытаниях на прямых подъемах установлен следующий вес поезда (не считая веса самого П.):

Подъем. 0.005 0,010 0.020 0.030 0,010 0,050

Пес поевда в т 262 143 73 4G 32 23

134.

соответствующие вырезы. Котел снабжен пароперегревателем сист. Чусова. Регулятор—клапанной сист. Цара—расположен в паровом колпаке. От регулятора идет паровая труба к камере перегревателя. Паровые трубы от камеры пароперегревателя спускаются концентрически около стенок дымо-

вой коробки и подходят к золотниковым коробкам цилиндров. Сцепные дышла с крупными головкамии поворачивающимися бронзовыми втулками. Рама П. состоит из двух-рамных листов толщиною 25 миллиметров с открытыми буксовыми направляй щими. Проектный П. предположено снабдить поверхностным подогревателем и автоматич. тормозом сист. Казанцева. Значения силы тяги и мощности

вий работы котла и машины, приведены в диаграммах на фигуре 136 и 137; они получены методом обобщения паспортных кривых сП. сер. Э, как наиболее близко подходящим к проектному по принципу расширения пара, по размерам машины и тому подобное. Числа 20. 30, 40 и 50 обозначают форсировку парообразования в килограммах/л².а 0,1— __ _Гкп

0,5—отсечку пара в машине. Кривая 1 дает сопротивление поезда весом 753 иг (включая 102 иг веса П. с тендером) на горизонтальном участ-

3000

	Л

2000

	ГГ
				Ч
				ч	Г
			у
			Г
				у	к
				V	о
					iOP
				3s	Г
				>	0.1
		Утал	2. 4 рм/ч

Фигура 138.

Фигура 139.

ко, а кривая II—сопротивление того же поезда на подъеме г=0,0136. Диаграмма и расхода перегретого пара на силочас щ=•=/(Z_m, V) показана на фигуре 138. Главней

шие размеры (кроме указанных на фигуре 134) и основные данные этого П.следующие: колея 1 000 миллиметров, 0 цилиндров 540 миллиметров, ход поршней 550 миллиметров, давление пара в котле 14 atm, поверхности нагрева: испаритель ная 151 μ-, поверхность нагрева пароперегревателя 50 .и², общая 201 ai², площадь колосниковой решетки 3,86 м^г, вес паровоза порожнего 62,7 иг.вес П. в рабочем состоянии 70 т, сцепной пес 62,5 т, жесткая база 5 950 миллиметров, наибольшая сила тяги 12 800 килограмм.

Товаро-пассажирский П. типа 0-4-0 для колен 750 миллиметров с двухосным тендером, построенный Коломенским з-дом в 1930 г., обладает сцепным весом в 16 тонн при нагрузке на ось 4 тонн и силой тяги 3 160 килограмм; II. оборудован пароперегревателем системы Шмидта, дающим экономию пара до 13% и топлива до 10%. Небольшие запасы воды и топлива,

Фигура 140.

Фигура 141.

пометенные па самом П., позволяют использовать его отчасти как танк-П. Он может проходить по кривым 11=40 метров без уши-рения пути, что достигается увеличением разбега осей до 12 леи благодаря подрезы-ванию гребней бандажей второй сцепной оси на 7 лик и допуску разбега на 5 миллиметров осевых подшипников. На фигуре 139 и 140 представлены диаграммы кривых касательной силы тяги этого II.; кривые построены путем графич. интерполяции с паровозами нормальной колеи сер. ОПцсер. Э. На диаграмме (фигура 141) представлена паропроизводительная способность Z котла этого II. в зависимости от интенсивности сгорания топлива у в виде кривых Z=f {у), полученных путем обобщения по ширококолейным II. серий Э и О^п, а равно и аналитическим методом идеальной поверхности нагрева котла (метод Штраля; пунктирная кривая). Из приведенных кривых видно, что интенсивность парообразования Z_m= 254-35 килограмм/.м²/ч обеспечивает реализацию силы тяги при полном сцеплении колес с рельсами и при небольших скоростях v= 64-10 км/ч при у= 1504-250 килограмм/дг²/ч.

Более мощный товаро-пассажирский П. типа 0-4-0 с трехосным тендером, построенный Коломенским заводом в 1929 г. (зав. тип 157; вкл. л., XII), является одним из первых мощных узкоколейных стандартных П. для ж.-д. колеи в 750 миллиметров. Он имеет нагрузку на сцепную ось 6,5 га. П. оборудован пароперегревателем сист. Шмидта. Паровозный котел диам. 1 100 миллиметров с железной топкой сист. Бельпера и с такими же

f_KKi

связями и анкерными болтами; отопление угольное, а нек-рые П. с нефтяным отоплением. П. снабжен паровым и ручным тормозами. Сила тяги F_k=4 675 килограмм. На фигуре 142 приводятся данные тяговой характеристики этого П., определенные путем графин, интерполяции по опытным данным для подобных II. нормальной колеи серин О^п типа 0-4-0 и сер. Э типа 0-5-0, причем построение кривых на диаграмме произведено сплошными линиями по ГГ. сер. О^п, а пунктирными—по сер. Э. Таким же порядком определена и построена для этого П. диаграмма расхода пара за 1 ход поршня но машине и котлу, изображенная на фигуре 143. Для опре

деления расхода пара этим узкоколейным II. взят для сравнения ширококолейный II. серии Э, наиболее подходящий но отношениям Hi.R и Н_и:Я,·. Следует отметить, что мощность П. сер. Э в несколько раз превосходит мощность данного П.; поэтому тяговые характеристики последнего могут иметь отклонения в ту или иную сторону на 10%. Бес поезда в га, рассчитанный но общеизвестной ф-ло, представлен в виде диаграммы (фигура 144) при различных подъемах и при скоростях движения г-=8,5 км/ч (по П. сер. О^п) и г?= 11 тсм/ч (по II. сер. Э). Основные размеры и данпые: колея 750 дш, диам. ведущих колес 800 миллиметров, диам. цилиндров 360 миллиметров, ход поршней 370 миллиметров, давление пара в котле 13 atm, поверхность нагрева; испарительная 48.62 μ-, пароперегревателя 12,85 ж², общая 61,47 λι², площадь колосниковой решетки 1,32 м¹, вес П. порожнего 23,5 га, в рабочем состоянии—26 га, жесткая база 2 850 миллиметров, сила тяги—4 675 килограмм.

Широкое развитие узкоколейных ж. д. в нек-рых странах, преимущественно в 10. Америке, Африке и Австралии, вызвало к жизни создание типов узкоколейных II., значительно более мощных и быстроходных, чем описанные выше. На вкл. л., XII показан разрез и общий вид П. типа 1-5-1 с четырехосным тендером. П. построен германским заводом Геншель в 1928 году для южноафриканских ж. д. колеи 1 067 миллиметров и известен как II. типа Santa Fe. Допускаемая для узкоколейных ж. д. максимальная нагрузка на сцепную ось в 19 га при 5 спаренных осях дает значительную силу тяги этого П. в 24 200 килограмм. Прохождение по кривым R=90 метров достигается путем соединения переднего бегунка с ближайшей спаренной осью с помощью тележки сист. Гельмгольц-Цара, в то время как задний бегунок снабжен перемещающейся осью с довольно значительным углом отклонения. Кроме того движущие колеса третьей и четвертой спаренных осей не имеют реборд, чем гарантируется требуемая подвижность при прохождении П. по кривым. II. имеет трехцилиндровую паровую машину, с одной стороны, в виду стесненности габарита, а с другой—для более равномерного усилия при троганьи с места. Котел паровоза в общем имеет обычную конструкцию и отличается только большой длиною. Во избежание увеличения длины жаровых и дымогарных труб, огневая коробка в передней своей части снабжена так называемой камерой сгорания, значительно увеличивающей поверхность нагрева топки, которая кроме того повышается еще и от добавления нескольких кипятильных трубок. Для облегчения чистки топки последняя снабжена подвижной колосниковой решеткой; для взаимного движения колосников существует особое приспособление, действующее паром. Загрузку решетки топливом производят с помощью мехянич. кочегара— с. т о к к е р а. Наружные цилиндры П. расположены на раме горизонтально, а внутренний—под дымовой коробкой наклонно. Парораспределение производится механизмом Гейзингера. П. и тендер снабжены автоматическим и ручным тормозами. Сцепка также автоматическая. Из практики экспло-атации этого П. выяснилась возможность передвижения составов весом в 1 800 га на подъемах до 0,013. Ниже даются его главнейшие размеры; 3 паровых цилиндра диам. по 540 миллиметров] ход поршня 660 миллиметров; диам. ведущего колеса 1 447 миллиметров; диам. поддерживающих колес 762/838 миллиметров; общ- база II. 11 639 жм; давление пара 15 килограмм/см¹; площадь колосни-

Паровоз XI1

Товаро-пассажирский Г1. узкой колеи Коломенского завода типа 0-4-0 с трехосным тендером.

Разрез II. „Experimental".

Разрез П. системы Гаррата.

4

κοΒοίι решетки δ,6 ж², поверхности нагрева: испарительная 275 .и², пароперегревателя 95 .«², полная 370 м²; вес П. порожнего ок.

104,5 т; в рабочем состоянии 120 т; сцепной вес 96,5 т; длина II. 14,57 м, ширина

3,1 н и высота 3,96 м: сила тяги 24 200 килограмм.

II. сочлененной ко н с т р у к ц и и с н с т. Гаррата впервые предложены в 1907 году австралийцем Гарратом. Первоначально они строились только на англ, з-дах Beyer Peacock Со., а в последнее время на многих герм, з-дах (Геншель, Шварцкопф, Маффей и др.). Идеи этой конструкции заключается в том, чтобы создать более свободное положение для паровозного котла, увеличению размера κ-poro мешают, с одной стороны, колеса, с другой—условия габари та. Подвижность рамы ΓΙ. при прохождении последним по кривым оказалась вместе с тем дополнительным конструктивным улучшением. Создавая свой II., Гаррат поместил котел в раму, соединяющую наподобие помоста две отдельные поворотные, снабженные паровыми машинами тележки, которые для ослабления колебательных движений нагружают запасами угля и воды. Тележки расположены друг от друга на таком расстоянии, что увеличению размеров котла не мешают ни оси ни сами колеса. П. системы Гарра-та применяются б. ч. на узкоколейных горных железных дорогах и вообще на ж. д. с тяжелым профилем пути. В последнее время II. этой системы находят себе применение и на дорогах нормальной колеи в Англии, Испании, Северной Америке и других странах. П. сист. Гаррата имеют короткий цилиндрический котел довольно большого диаметра и глубокую топку. При нестесненном положении котла зольник вместо обычной сложной формы изготовляется с прямыми стенками и кроме передних и задних воздушных клапанов имеет еще и боковые отверстия для более удобной очистки его от золы. При такой форме зольника про-зоры между колосниками не могут забиваться золой, и воздух таким образом получает свободный доступ по всей площади колосниковой решетки. Рама с паровозным котлом концами своими покоится на обеих рамах ведущих тележек. Точки сопряжения главной рамы (с котлом) сдвинуты по отношению к центрам поворотных тележек значительно назад, и поэтому котел И. при движении по кривым принимает такое же положение, как и тележки системы Бисселя. Вследствие большой длины такого П. и значительного количества осей давление колес на рельсы получается весьма незначительное. Поэтому II. сист. Гаррата являются особенно подходящими для ж.-д. линий с легким верхним строением пути. С другой стороны, большая длина этих II., достигающая у самых мощных типов (нормальной колен) 30 метров и больше, препятствует распространению их из-за невозможности ремонтировать их в небольших мастерских, где длина передвижных тележек не превышает 14—15 метров Баки для воды обеих ведущих тележек соединены между собою таким образом, что сцепной вес обеих единиц распределяется равномерно и остается почти равным независимо от того, наполнены баки водою или нет.

Общий вид товарного II. системы Гаррата типа 1-4-1-f 1-4-1, построенного германским з-дом Геншель в 1930 г. для сиамских ж. д. колеи 1 000 миллиметров, изображен на вкл. л., XIII. Эти II. имеют нижеследующие главнейшие размеры: количество и диаметр цилиндров 4 x 430 миллиметров; ход поршня 550 миллиметров; диаметр ведущих колес 1050 миллиметров и бегунковых 762 миллиметров; жесткая база 3 600 .ям; общая база 19 500 миллиметров; база тележки 8 600 миллиметров; поверхность нагрева: испаряющая 161 .м,², пароперегревателя 35 м-; площадь колосниковой решетки 3,78

м‘; давление пара в котле 13 aim; сцепной вес 82,7 т; вес паровоза порожнего 87.2 тонны и в служебном состоянии

117,5 тонн Сила тяги 18 900 килограмм. Запасы воды 18 м³, топлива (дров) 12 м³. Наи-больш. скорость 45 км/ч, наименьший радиус кривых 90 ль Па фигура 145 дана диаграмма веса поездов в зависимости от скорости движения и подъемов для П. системы Гаррата такой же конструкции, как и вышеописанный, но типа 1-3-1+1-3-1 со стандартной нагрузкой на сцепную ось 12,5 тонн при силе тяги 16,3 тонны а на фигуре 146 — диаграмма силы тяги на ободе колеса того же паровоза н его мощностей в зависимости от скорости движения.

Следует также указать на шестицилиндровый П. сочлененной конструкции сист. Байер-Гаррат типа 2-3-1+ 1-3-2, построенный в Англии для колеи 1 067 миллиметров и представляющий собою один из наилучших образцов II. этого типа, построенных до настоящего времени. Согласно принятому на заводе способу расчета (при 75% давления в котле) сила тя

ги F=23 400 килограмм, что даеткоэф. сцепления при полной нагрузке П. Ψ =1/3,8. Ведущие колеса — небольшого диаметра, а следовательно получаются довольно высокие скорости хода поршня, что однако компенсируют легкостью движущихся частей и применением трех цилиндров па каждой подвижной единице, то есть каждая группа колес приводится в движение тремя цилиндрами, работающими перегретым паром.

П. сист. Гаррата имеют следующие достоинства: 1) наличие специальной паровозной рамы с покоящимся на ней паровозным котлом, расположенным на поворотных, подвижных тележках, дает возможность свободного вписывания II. в кривые малых радиу-

Фигура Ы.6.

Т а б Я.

пммоюоо

ISOhOQBd Н

ввоаойии ээд

ш я веоаойвн ээа ионпэйо о м о о го о

СО С- со С- Ю со -*

М т“ © О т“ © £>

со со © ю г- со Ή

со « а со f

СО CO Ю ιΟ СО

- Я

»-< С· О) > СО

СО Ю СО со со о о о о

О О ιΟ О Г> © 05 4—I »0

о сантиметров со со г- со о -о·

О О О ιΟ

© ”4· © ©

С>· СО со

noieavMOcoaw

о о со со о со t-

ε>ν а гШоа эипве осоо»ооеооооеоосоооосоооооо

СО 05 со со

СООЮМООСОСОтя I⁴-

α со о

ш а

hitjA ов uu£

NNMMWriaflaffliocDiow^avioao

со о со

О О О СО ιΟ

ttr a iiHxamod

П0Н0.ЧИНЭ01Г

-он шоки н « N г.

ЧЯСОЮМИСОЧИСОЧ^СОСОСО

X

св

со

Г-

СО

05

СО

СМ

о

1.0

9- ^

СО

со

СО

см

со

ЧГ

СО

со

05

а 9

О.

СО

со

С5

-*

00

со

о

О

Г-

с Ξ

л»

»о

т“

-

1>

о

с-

05

см см

»о

из

1- см

со

СМ

Ю Г>

COCOCOOliOCO-fO·—OCOC5

co^-icoooopcoocpoooi

М W СЧ (N CJ CJ И N

rr a

BEBQ ΒΒΗΙΓ0Ι1

ома

·? C! t?

oowojeoeooooo —

со О о

О -

OJ О О П< о

-* -« Г- Г- -?·

т-ч CM CM

MNMNMHNMMCiJ

OJ OJ -* о СО оГ OJ CM* OJ* OJ* OJ СО OJ of of

rt " η

см сантиметров о

о to

со

ю

о

см

§ -

со

со

со

ю

со ю

СО О "

со

05 СО

о

05 »0

со

— ιΟ

«9· «9«

Г- СМ

ю

гм

о - ж Η E

ч“

ю

to о

СО С- -Г

со

«* ю

о

СО «о

ю

со

со г-

со ю

Г- ю

со

iujv a Э1ГА0Н a Bd •Bii эииэкавй со со «о со oo οι

OJ OJ of « of H

CO CO CO

OJ OJ OJ OJ CO CO

CO CO CO CO

со со со со

-< OJ OJ OJ OJ OJ OJ

OJ OJ OJ OJ

YfYT а ВЭ91Г0Н •iraa ·ινΒΗϊΓ

© CM CM »« «—<

о CO CO — -H

СО О £> © l>

oj со

S 2

OCJOOJOOJOJOJOOJ

со со со со со a

Л О Ю ·? я -

О—.----OOJOJOJOl

© от со со ю сантиметров ©

11И1ЛВ1М dBn aodtTHiiif -ИЙ 01ГЭИ Η

чэо

©ЮООООЮ©

8

ю ©

вн внеИйавн

© -* со © © со

СО

со

со ©

© со

СМ СО

о

СО О СО

©

см

©

ч-ч ©

1- -«

«

© ©

нвтчйодивн

ао©с0©-*©соо

©

о

© —.

см о

© У->

l—

I- сантиметров см

о

©

©

©

со см

© ·«

©

© о“

Б м

О- Кщ

·· С.О° ~ Е лл — ю ~ н

О - СО w о с о ! 5 -

oso:

fcs-K»

Но,

се

Η

о о о о о о о ю г- оо Ю OJ О-

о о о о о о о

“ “ ~ о о ю

OJ со со со со со

_ О 1.0 О О

H· OJ с- со -

OOOOOOOOQOOOOOOOOO

ОООО О ООО О ОО »0000000

С- О -г“

I 1111

оооооооооо О О О о о о о о о о

О СО СО О СО

о СО со о

00 со м ю а м * м со

«-ч ч-ч т“ т-< т-t СМ т-4

Mill

о о о о о о о о о ю

§888

ю сантиметров ю со СО «1· СО со

СО СО СО CJ ю со о м м о ч¹ а а со

Μ N Μ М « - ·«

Mill 8 8 8 8 888 иФаа«ч^|*-оя ЮС0ООС0С0О1>-»0 ©ч—СМСМ<-нСМ»-<—>4-.

о ч-с ч-Ч ч~» т-1 ч-Ч

сзсосоеососзсосо н N М

со со «г со -*

со со со со со -«

М И.

- - -. V-.. -9* СО СО -Г* со со со со со со

w0—>0--<0000—<*-<-<»-· — О — О— —

+ -f + + + +-f + -f-f + 4-4- + -4- + -f + + + + + + + -*- + + ·+· + + +

ОО—(0—<0000*-чч-1ч-(-н«0-н0-н-ч-«-н — — — —.

С1ПСОСОСОМСОИЧЧ^|СОЭТ*?СО«С1СОСОИ-«СОСО-1^|СО*-*МСОС1Ч^|Ч^|

Оннлг1нчннСЧИи(МСЧнСЧ«нннннИ«т-0)^С0-ММ

к S

<и * Е 3;

3 ю о о о о

ОГ^-С-С-Г-Г-Г-Г-Г-Г·

Г- Г- Г⁴— г-

со со со t> t> о о

So оо о О со со со о -о со СО со СО СО СО СО Ό со со со со оооооооооооооооооооооо

η

CJ

«

о и с;

Е

о н к -

Е

« е ·<

се о. я к £ О s о

Ϊ t а В

Е О >Е. .. . „

° ^s=“ .£ я ³ м о. о

Н Я О Я л » и < < о к

«с ь

•c·

5

о

►4

E

ri

E

се

ce

4 4>

Е

E

ce

E

E

rt

Ен * e

ft

ft

ft

ft

к CO

E © >»

c. e

CO «

а о

я

E Q.

·<

о

л Ι

<

ее

<ev

©

CJ

«

Ε

о

u

rt Η

о *

ft

ft

ft

ft

ft

©

© w

g

о s

Η

Д

* 15 Λί³ дров. *³ Нефть. сов (й < 50 м), а равно и допускает прохождение но ним с большими скоростями; 2) большая база П. и свободная подвижность поворотных тележек гарантируют II. системы Гаррата спокойный ход по пути; 3) подвижность ходовых частей благоприятна в отношении уменьшения износа как пути, так и ходовых частей П. (бандажей, движущего механизма и тому подобное.); 4) хорошее парообразование II., делающее его экономным в расходовании топлива но сравнению с другими П. той же мощности при одинаковом весе поезда; 5) экономия в стоимости содержания и обслуживания П. благодаря наличию большого количества автоматич. арматуры и приборов (автоматич. масленки, песочницы, прибор для продувки жаровых и дымогарных труб, механич. кочегар, электрич. освещение и т. и.); 6) удачная конструкция огневой коробки, дающая возможность спокойного горения топлива с равномерным распределением пламени по всей решетке;

7) малая нагрузка на оси даже для мощных

II., допускающая применение легкого верхнего строения пути и слабых искусственных сооружений; В) конструктивная возможность снабжения П. паропроизводительным котлом, особенно ценная при низкосортном топливе. Наряду с положительными сторонами II. сист. Гаррата имеются также и недостатки конструкции этой системы: 1) сложность конструкции, отражающаяся как на стоимости постройки, так и на дальнейшем ремонте П. при экс-плоатации их; 2) возможность частого расстройства особо чувствительных мест П. сочлененной конструкции—паропровода и шкворневого соединения рамы с тележками; 3) значительная против обычных типов длина II. сист. Гаррата. требующая удлинения стойл паровозного депо и поворотных кругов; 4) громоздкость II. и трудность подъемки его в случае схода с рельсов. В табл. 6 приводятся основные данные для различных типов П. системы Гаррата, построенных з-дом Beyer Peacock Со.

Лит.: Н и к и т и н А., Постройка и эксплуатя узкоколейных подъездных железных дорог, П., 1909; i; е к к е р Б., Оснопные положения нроектнроианип топливных ветвей, М., 1921; Правила производства тяговых расчетов для ж.-д. колеи 750 леи.Приложение к «Технич. условиям проектирования и сооружения ж. д. с шириной колеи 750 миллиметров»; Энгельгардт К). В., Железные дороги, т. 3, Узкоколейные дороги, М.—Л., 1929; е г о ж е, Узкоколейные жел. дороги за границей и в СССР, М.—Л., 1927; Трубецкой В. А, Руководство для изучения и обслуживания паровозов узкокол. ж. д., М„ 1928; его же, Паровозы узкокол. ж. д. СССР, М., 1929; его ж е, Стандартизация промышленно-заводских ж. д. узкой колеи и нормализация подвижного состава, «Железнодорожное дело“, М. 1928, 7; е г о ж е, Новейшие достижении узкоколейного паровозостроения в Германии, «Война и техника». М., 1928, 5; его ж е, Новый польский узкоколейный танк-паровоз сист. Шварцкопф, там же, М., 1928, 8; е г о ж е, Товарные парово-вы латвийских узкоколейных ж. д., там же, М., 1928,

10; его ж е, Паровозы сочлененной конструкции сист. Гаррата, М., 1931; его же, Какие паровозы нужны промышленному транспорту, «Промышлен. транспорт», М., 1931, в; Л и б и и И. К., Научно-исследовательские работы в области стандартизации узкоколейного ж.-д. хозяйства СССР, «Труды Комиссии но стандартизации узкоколейных ж. д. СССР», М„ 1929, вып. 1; О ц а ц к и и Н. В., Провозоспособность полевых ж. д., «Война и техника», М., 1928, 10; И гель М., Руководство к паровозостроению, пер. с немецкого. Берлин, 1924; В а 1 t г er F., Ко lonlal— u. Kleinbahnen, IS. 1—2, В., 1920; Р t а с г о w-R к у L., Feldbahnen u. Industriebaimen, Berlin, 1920; Н е ns cb el und Sohn, Des Lokomotiv-Ingenieurs Taschenbuch, Kassel, 1924; Henschel, Sonderka-talog 1. Feldbahn- u. Industrie-Lokomotiven, Kassel, 1925; Krotoschin A., Taschenbuch Г. Feld-bahnbetriebe, B., 1925; Schwartzkopff, Hand-buch f. leichte Lokomotivcn, B., 1927; Dietrich E., Oberbau u. Betriebsmittel d. Schmalspurbahnen, B., 1914; W a s s e и r L·., Chemins de for d’intferfit local, tramways et services publiques automobiles, Paris, 1926; Wiener L., Les locomotives articulies, P., 1П16. В. Трубецкой.