Паровозыжелезнодорожный транспорт

Энергия пара расходуется на преодоление сил сопротивления движению поезда, всегда направленных в сторону, . противоположную его движению. При движении поезда по прямому горизонтальному пути с равномерной скоростью возникает сила сопротивления его движению, как результат воздействия на поезд воздушной среды, а также сил трения (трение между осями и подшипниками, трение бандажей о рельсы, удары на стыках и др.). Эти силы сопротивления постоянно действуют на поезд при его движении, поэтому их отно5-сят к основному сопротивлению. При высоких скоростях резко возрастает доля сопротивление движению, создаваемого воздействием воздушной среды, на движущееся тело, так называемое «воздушное сопротивление». [Наука, изучающая законы движения воздуха или газа и взаимодействие между телом и обтекающим его воздухом, называется аэродинамикой. Знание основных закономерностей аэродинамики позволяет конструкторам правильно решать вопросы, связанные с обтеканием тел воздухом (газом) при больших скоростях. Оказывается, что сила сопротивления воздушной среды движущемуся телу возрастает пропорционально квадрату скорости. Иными словами, если скорость увеличится в два раза, то воздушное сопротивление возрастёт в четыре раза, если же скорость увеличится в четыре раза, то воздушное сопротивление возрастёт в шест--надцать раз. С другой стороны, воздушное сопротивление во многом зависит от формы тела, двигающегося в воздушной среде. Так, например, оказывается, что падающая капля принимает такую форму, при которой наблюдается самое минимальное сопротивление. Вот почему конструкторы стремятся придать различным подвижным экипажам, самолётам, автомобилям, локомотивам и их частям формы, напоминающие форму падающей капли, или, как говорят, создать «обтекаемую форму». Так, паровозы, предназначенные для работы с большими скоростями (свыше 100 км/час), обшивают специальным кожухом, имеющим обтекаемые формы. Часто этот обтекаемый кожух называют «капотом». Кроме придания паровозу обтекаемой формы, капот прикрывает вращающиеся детали (колёса, дышла), что также уменьшает воздушное сопротивление. На фиг. 128 показан общий вид курьерского паровоза типа 2-3-2 постройки Коломенского завода, а на фиг. 129 — общий вид курьерского паровоза того же типа 2-3-2, но постройки Ворошиловград- _

Фиг. 128. Общий вид курьерского паровоза типа 2-3-2 постройки Коломенского завода ского завода. Как видно из фигур, обтекаемые формы капотов п'аровозов несколько отличаются друг от друга. Паровоз Ворошиловградского завода машинисты прозвали «сигарой». Ещё в 1938 г. известный испытатель локомотивов канд. тех. наук П. А. Гурский производил опыты по установлению влияния обтекаемого капота на уменьшение сопротивления паровоза при скоростях движения до 160—170 км/час. П. А. Гурскому удалось определить опытным путём затрату мощности на передвижение высокоскоростного паровоза типа 2-3-2 № 1 Коломенского завода в зависимости от скорости движения при оборудовании паровоза обтекаемым капотом и без него. Эти данные представлены на фиг. 130, из которой видно, что, например, при скорости 140 км/час на передвижение паровоза без капота надо затратить 1 080 л. с, а на передвижение того же паровоза, но в капоте — всего лишь 745 л. с, т. е. в данном случае от применения капота получено сокращение мощности на перемещение самого паровоза в 335 л. с; при скорости 160 км/час — экономия составляет 457 л. с. Эти цифры говорят о той пользе, которая получается от применения обтекаемых форм у паровоза при работе его с высокими скоростями. На фиг. 131 в качестве примера показан общий вид скоростного паровоза немецкой постройки. Когда же поезд движется по подъёму, проходит кривые или трогается с места, то кроме основных сил сопротивления появляются ещё дополнительные силы сопротивления его движению: сила сопротивления от подъёма, сила сопротивления от кривой, сила сопротивления при трогании с места.

Фиг. 129. Общий вид курьерского паровоза типа 2-3-2 ] постройки Ворошиловградского завода Почему возрастает сопротивление поезда при трогании его с места? Исследования показали, что во время стоянки подвижного состава смазка, находящаяся между подшипниками скольжения и шейками осей колёсных пар, выдавливается. Поэтому значительная часть работы силы тяги расходуется на преодоление полусухого трения межд

Паровоз строят с таким расчётом, чтобы нагрузка на рельс от колеса (в месте контакта его с рельсом) не превышала допускаемой. Чем ббльшая нагрузка приходится на рельсы, тем прочнее они должны быть. Иначе в рельсах могут возникнуть опасные напряжения. Напряжение в рельсе зависит также от расстояния между шпалами, скорости паровоза, качества балласта. Например, рельсы типа П-а допускают нагрузку от колёсной пары 18,5 т. Рельсы типа Р50 (1 пог. м таких рельсов весит 50 кг) допускают нагрузку 23 т. На наших железных дорогах уложены рельсы различных типов. Паровозы с нагрузкой на колёсную пару около 18 т могут проходить по любым участкам железнодорожного пути. Такой вездеходной машиной является, например, паровоз серии Л. Если бы полный вес паровоза был распределён только между одной ведущей колёсной парой и несколькими поддерживающими (не движущими), то наш паровоз не мог бы использовать полностью мощность паровой машины. Дело в том, что сила сцепления колёс с рельсами пропорциональна нагрузке. От силы сцепления прямо зависит и сила тяги паровоза: чем больше сила сцепления, тем больше сила тяги. Но так как нагрузку на рельс от ведущей’колёсной пары можно у1еличиватКь только до определённого предела, томила тяги такого паровоза была бы очень невелика. Для увеличения силы тяги паровоза без превышения допускаемой нагрузки на рельс нужно увеличить число движущих колесных пар которые бы подобно ведущей колёсной паре отталкива лись от рельсов и таким образом все вместе сообщали локомотиву поступательное движение. Фиг ПО. Схема распределения сцепного веса по всем колёсным парам Для этого ведущую колёсную пару соединяют (спаривают) с соседними колёсными парами; разумеется, тогда °^чи™ ™е £ приводящих паровоз в движение, увеличится. Такое спаривание осуществляется посредством дышел, которые в отличие от ведущего дышла называются сцепными. Таким образом, все спаренные (сцепные) колёсные пары, приводящие паровоз в движение, называются движущими, а одна из них, связанная ведущими дышлами с поршнями паровой машины, называется ведущей. На ведущую колёсную пару приходится примерно одна треть всех усилий, передаваемых от паровой машины на спаренные колёсные пары. Фиг. 111. Сцепные дышла: а — второе (центровое), б — первое Комплект движущих колёсных пар показан на фиг. 109. Вес паровоза, приходящийся на сцепные колёса, называют сцепным весом. Схема распределения сцепного веса по сцепным колёсным парам показана на фиг. 110. Здесь изображён паровоз,, который опирается на пять движущих колёсных пар и на бегунок. Современные паровозы имеют от трёх до пяти сцепных движущих колёсных пар. Например, грузовой паровоз серии Л имеет 5 движущих колёсных пар с нагрузкой на рельс от каждой 18,2 т. Значит, сцепной вес паровоза серии Л равен 18,2×5 = 91 т. Так как каждое сцепное дышло связывает пару соседних колёс, то число их с каждой стороны паровоза на единицу меньше числа сцепных колёс. По своей конструкции сцепные дышла сходны с ведущим дышлом. На фиг. 111 изображены второе и первое’ сцепные дышла (считая от цилиндров паровой машины).

Второе сцепное дышло (фиг. 111, а) имеет две головки с плавающими втулками и два хвостовика. Эти хвостовики входят в проушины (вилки) соседних дышел; соединение проушин с хвостовиками осуществляется при помощи валиков, называемых дышловыми. Передняя головка второго сцепного дышла пассажирского паровоза типа 2-4-2 оборудована двумя роликоподшипниками с короткими цилиндрическими роликами. Сцепные дышла навешиваются на пальцы кривошипов сцепных колёсных пар. Сцепные колёсные пары устроены аналогично ведущей колёсной паре, но они не имеют контркривошипов. Есть и ещё одно отличие их от ведущих. Ведущая колёсная пара приводится во вращение непосредственно ведущим дышлом и поэтому она работает в более тяжёлых условиях, чем сцепные. Чтобы облегчить прохождение кривых участков пути (если это требуется для данного локомотива), бандажи ведущей колёсной пары современных паровозов обычно делаются без гребней (рекорд). Остальные движущие колёсные пары, как правило, делаются с ребордами. Реборды, расположенные с внутренней стороны бандажей, предотвращают сход паровоза с рельсов. Чтобы реборды не тёрлись о рельсы во время движения по прямым участкам пути
, рабочая поверхно

Начнём с того, что угол между контр кривошипом и кривошипом сделаем*несколько больше 90°. Тогда золотник при крайнем поло-

Фиг. 91. Схема образования угла опережения. Паровые окна при крайнем положении поршня немного приоткрыты жении поршня будет находиться уже не в среднем положении, а немного сдвинутом от него (фиг. 91). Иными словами, паровые окна при крайних положениях поршня будут не перекрыты, как раньше, а немного приоткрыты. В этом случае золотник с самого начала движения несколько опережает движение поршня, чтобы заранее открыть паровые окна на некоторую величину. Поэтому угол S, за счёт которого это опережение достигнуто, принято называть углом опережения, хотя фактически контркривошип опережает кривошип на угол 90° + 8 (см. фиг. 91). Очевидно, чтобы получить предварение впуска в заднем крайнем положении поршня, нужно сдвинуть плоский золотник от среднего положения вправо на величину перекрыши впуска плюс ещё на некоторую величину, называемую линейным предварением впуска. Поэтому величина угла опережения зависит от величины перекрыши впуска и линейного предварения впуска. В современных локомотивах паровые машины имеют золотники с перекрышей впуска 35—60 мм и линейным предварением впуска 4—8 мм.

Итак, первая задача решена: разные отсечки можно получить на ходу паровоза. Теперь решим вторую задачу: как при разных отсечках сохранить постоянную величину линейного предварения впуска? Обратим внимание на следующую особенность кулисы: когда камень находится в середине, то качание кулисы не передаётся золотниковой тяге, а следовательно, и золотнику. Чтобы и в этом случае обеспечить передвижение золотника, снабдим наш механизм ещё одной деталью — маятником (фиг. 96). Эту деталь называют так потому, что при работе паровой машины она совершает периодические колебания вперёд и назад, подобно маятнику часов. Маятник разместим в передней части золотниковой тяги, т. е. ближе к золотнику. Верхнюю точку маятника соединим с золотниковой тягой (фиг. 98), а нижнюю посредством поводка— с ползуном паровой машины. На некотором расстоянии (плече) от верхней точки соединим наш маятник через золотниковый кулачок со штоком золотника. Таким образом, золотник будет соединён с золотниковой тягой через маятник. Если камень находится посередине кулисы, то несмотря на колебания последней верхняя точка маятника остаётся всегда неподвижной. Нижний же конец маятника, ведомый ползуном, будет качаться вперёд и назад, передавая своё ритмичное колебательное движение золотнику (через золотниковый шток). Поэтому даже при среднем положении камня в кулисе золотник будет перемещаться. Плечи маятника подобраны так, что золотник передвигается от среднего положения на строго определённую величину. Ход поршня и плечи маятника (их длина) в отличие от размаха камня являются величинами постоянными. Влиять на изменение этих величин машинист, конечно, не может. Поэтому величина линейного предварения впуска будет постоянной при всех отсечках. Но верхняя точка маятника является неподвижной только в том случае, когда кулисный камень находится в центре кулисы. Во всех остальных промежуточных положениях камня верхняя

точка маятника получает движение от кулисы через золотниковую тягу. Возникает вопрос: может ли это изменить постоянство величин линейного предварения впуска? Оказывается, не может. Всё дело заключается в том, что теперь золотник получает перемещение, во-первых, от контркривошипа (через кулисную тягу, кулису и золотниковую тягу) и, во-вторых, от возвратно движущегося ползуна (через поводок и маятник).

Обычный паровоз имеет постоянный сцепной вес, так как нагрузка на отдельные движущие колёсные пары остаётся, естественно, неизменной. Чтобы дать машинистам мощное и в то же время удобное в эксплуатации средство увеличивать силу тяги паровоза при трогании с места и при движении по затяжным подъёмам, конструкторами Ворошиловградского паровозостроительного завода было создано специальное устройство — увеличитель сцепного веса. Это устройство, которым оборудован новый грузовой паровоз серии ЛВ и которым в настоящее время оборудуются паровозы серий ФД, Л, СО, Еа , позволяет машинисту в необходимых случаях

(например при трогании с места) увеличивать сцепной вес паровоза на 6—7 т, т. е. повышать силу тяги примерно на 1 400 кг. Возможность увеличения силы тяги паровоза на короткий период создаёт благоприятные условия для вождения тяжеловесных поездов и в тоже время позволяет реже прибегать к песку, что}уменьшает износ бандажей, а следовательно, способствует увеличению межремонтных пробегов паровозов. Увеличитель сцепного веса паровоза серии ЛВ устроен просто (фиг. 133). К концам продольных балансиров передней и задней тележек присоединяются штоки трёх воздушных цилиндров, укреплённых на раме.

Фиг. 133. Увеличитель сцепного веса Когда устройство включено, то под действием сжатого воздуха, поступающего в цилиндры, концы балансиров, соединённых со штоком, поднимаются. В результате этого часть нагрузки с передней и задней тележек передаётся на движущие оси: сцепной вес паровоза возрастает. Поэтому трогание с места и следование поезда по подъёмам значительно облегчается. Если у паровоза нет задней тележки, то цилиндр увеличителя сцепного веса устанавливается только на балансире передней тележки. В настоящее время в депо проводится опытная проверка паровозов, имеющих увеличители сцепного веса со снятием нагрузки с тендера. На этих паровозах сцепные колёсные пары «берут взаймы часть веса с тендера».

Каналы штуцеров для присоединения водоуказательного стекла к котлу могут засоряться (если их не прочищать во время ремонта) накипью или мелкими твёрдыми частицами, содержащимися в воде и паре. Чтобы неисправности водоуказательных стёкол даже изредка не могли причинять неприятностей, соблюдается ещё одна предосторожность: котёл снабжают водопробными краниками (вентилями). Если имеется водоуспокоительная колонка, то краники размещают на ней (см. фиг. 70), если колонки нет— непосредственно на лобовом листе кожуха топки. В том и другом случае устраиваются три краника, которые размещаются друг от друга на равном расстоянии (70—75 мм по вертикали). При этом нижний краник устанавливается точно против отметки «Низший уровень воды в котле». Открывая время от времени тот или иной краник и сравнивая его показания с показаниями водомерного стекла, можно проверить исправность последнего. Таким образом, котёл каждого паровоза должен иметь не менее двух приборов для указания уровня воды в котле, причём один из. них в виде водопробных краников, а другой — в виде водоуказательных стёкол. Водоуказательные стёкла и водопробные краники являются независимыми друг от друга приборами. Каждый из них контролирует показания другого.

Каждому не раз приходилось слышать характерный шум проходящего паровоза, напоминающий мощное дыхание огромного живого организма, — то тяжёлое, то лёгкое, то замедленное, то частое. Этот шум создаёт отработавший пар, выходящий через дымовую трубу вместе с газами сгорания. С каждым выхлопом из •цилиндров выпускается такое же количество пара, какое было впущено в них золотниками из котла. Можно подсчитать, сколько выхлопов в минуту сделает паровая машина паровоза в зависимости от скорости движения. Пусть при наибольшей скорости движущие колёса быстроходного пассажирского паровоза (диаметр колёс 2 ООО мм) делают до 440 оборотов в мин. А так как за один оборот пар выпускается из обоих цилиндров машины четыре раза, то в одну минуту будет произведено 1 760 выхлопов пара — почти 30 выхлопов в секунду. Выхлопы эти настолько часты, что выход отработавшего пара происходит почти непрерывно, без заметных интервалов. Такой почти сливающийся выхлоп создаёт равномерную тягу газов из топки, благодаря чему горение угля улучшается и количество пара, образуемого котлом, увеличивается. При малых же скоростях, например, 10 км/час, колёса того же паровоза будут делать в минуту только 26 оборотов. Значит, оба цилиндра паровой машины произведут в минуту 104 выхлопа, т. е. <в 17 раз меньше: вместо почти непрерывной струи отработавшего пара мы получим очень редкие, периодические выхлопы. В промежутки между ними никакого разрежения в дымовой камере отработавший пар не создаёт. В результате тяга газов из топки при малых отсечках значительно спадёт, горение станет слабее и образование пара в котле уменьшится. Чем больше пара потребляет паровая машина, тем больше она •выбрасывает его через конус и, следовательно, тем большее разрежение создаётся в дымовой коробке и топке. При этом горение топлива идёт энергичнее, котёл больше приготовляет пара, форси-ровка котла увеличивается. Паропроизводительность котла находится в прямой зависимости от разрежения в дымовой коробке, а это последнее зависит от работы конусной дымовытяжной установки. Таким образом, взаимосвязь работы котла и машины осуществляется автоматически, независимо от машиниста. Именно в этой полной автоматизации рабочих процессов котла и машины и заключается одно из замечательных свойств паровоза, намного облегчающее управление им. Другим ценным преимуществом паровоза является то, что его котёл может накапливать пар на более лёгких участках пути (ровная площадка, спуск) и при беспарном ходе. В этом случае котёл играет роль аккумулятора тепловой энергии: он накапливает пар, который затем используется для прохождения наиболее трудных подъёмов. Ведь при увеличении скорости движения при одной и той же отсечке, а также при езде на трудных участках расход пара машиной увеличивается. Дополнительная отдача машине пара, запасённого котлом, называется займом у котла. В короткий, период займа (обычно трудные подъёмы составляют^ небольшую часть пути)’машинист уменьшает или вовсе прекращает подачу холодной воды из тендера в котёл, — парообразование идёт за счёт горячей воды, находящейся в нём. Это позволяет, как показывает практика, в течение 15— 20 мин. повышать форси-ровку котла на 15—-20%. Само собой разумеется, что уровень воды в котле во время займа Одолжен уменьшиться, но ни в коем случае нельзя допустить снижение уровня ниже предельно допустимого. Поэтому перед займом, на лёгких участках профиля пути, машинисты доводят запас воды в котле до уровня примерно трёх четвертей водомерного стекла. На фиг. 135 показан уровень воды в котле перед займом и после него. За уровнем воды машинист бдительно наблюдает по водоуказа-тельному стеклу В руках машинистов-тяжеловесников заём у котла является одним из важных резервов увеличения мощности паровозов на короткий период прохождения наиболее тяжёлых участков пути.

(фиг. 104) — это Фиг- 104- Внешний ВВД ползуна деталь, которая вставляется в параллель (фиг. 105). На внутренней поверхности параллели, имеющей Т-образную форму, сделаны пазы, а на ползуне — выступы, входящие в эти пазы. Пазы параллельны горизонтальной оси цилиндра и оси штока поршня.

Фиг. 105. Ползун и параллель в сборе При перемещении поршня связанный с ним ползун скользит по параллели прямолинейно, параллельно оси цилиндра. Так как шток поршня жёстко соединён с ползуном и диском поршня, то получается, что он имеет как бы две подвижные опоры. Благодаря этому перемещение поршня в цилиндре вполне устойчиво. Чтобы уменьшить удельное давление на рабочие поверхности параллели (давление на каждый квадратный сантиметр), а следовательно, уменьшить их износ, увеличивают число опорных поверхностей ползуна и параллели и их площадь. В зависимости от конструкции параллелей опорные поверхности их бывают одноплос-костные, двухплоскостные и многоплоскбстные. На фиг. 104 и 105 показаны ползун и параллель, имеющие две опорные поверхности. Для уменьшения трения скольжения трущиеся поверхности ползунов многоплоскостиых параллелей заливаются баббитом и к ним подводится смазка.

Безопасное движение поездов и точное выполнение графика движения являются законом железнодорожного транспорта. Поэтому Правила технической эксплуатации железных дорог обязывают машинистов локомотивов соблюдать установленные скорости, не превышать их и точно выполнять заданный график движения. Прибор, показывающий скорость движения поезда, в значительной степени помогает машинисту правильно вести поезд и не превышать установленной скорости. На фиг. 167 показан универсальный скоростемер типа СЛ-2, созданный советскими инженерами. Он не только показывает машинисту скорость движения паровоза, но и записывает её на специальной (диаграммной) ленте. Одновременно с этим скоростемер непрерывно по записи на ленте контролирует выполнение машинистом графика движения и на основе этого даёт возможность проанализировать работу машиниста, проверить соблюдение им установленных скоростей движения. Скоростемер имеет сигнальный звонок, который в случае превышения машинистом предельной скорости подаёт сигнал, требующий её снижения. Сигнальный звонок снабжён регулирующим устройством, которое позволяет дать сигнал в соответствии с заданной скоростью. Одним из важных механизмов скоростемера типа СЛ-2 является счётчик километров, который показывает длину пройденного паровозом пути (пробег). Счётчик имеет 8 цифровых барабанов, объединённых в две группы. Группа из 5 барабанов определяет общий пробег паровоза (до 100 ООО км), а группа из трёх барабанов служит для отсчёта расстояния, пройденного паровозом за сутки или рейс (до 1 ООО км). Счётчик общего пробега переходит на нуль автоматически после пробега 99 999 км; показание же рейсового счётчика можно сбросить на нуль в любое время с помощью ключа, расположенного справа от привода. Таким образом, машинист паровоза, оборудованного скоростемером типа СЛ-2, всегда сможет точно определить, сколько километров он проехал. Скоростемер СЛ-2 снабжён часовым механизмом, который, кроме показания времени (в часах и минутах) по циферблату, одновременно регистрирует время на ленте. На фиг. 168 показан общий вид установки скоростемера на паровозе: он размещается с правой стороны в будке машиниста у переднего окна и приводится в действие, как это видно из фигуры, от колеса задней сцепной или, как в нашем примере, поддерживающей колёсной пары.

Фиг. 167. Общий вид скоростемера Движение от колеса паровоза передаётся скоростемеру при помощи пальца 4, ввёрнутого в ступицу колеса. При вращении колеса палец 4 посредством кулисы б приводит во вращение червячный редуктор 6. Редуктор уменьшает число оборотов вертикального приводного вала 3 скоростемера по сравнению с числом оборотов колеса паровоза. Известно, что паровоз может двигаться как передним, так и задним ходом, т. е. направление вращения колёс может изменяться. Этим объясняется необходимость применения в скоростемере реверсивного механизма, который позволяет двустороннее вращение приводного вала «выправлять» в одностороннее вращение осей других механизмов. Благодаря этому диаграммная лента скоростемера перемещается только в одну сторону, счётчик километров лишь суммирует количество пройденных километров как при переднем, так и при заднем ходе. При анализе каждой поездки важно знать, насколько правильно машинист пользовался автоматическим тормозом, каковы были характер и продолжительность торможения. Механизм, который регистр и! рует на диаграммной ленте все изменения давления воздуха в тормозной магистрали, происходящие при торможении и отпуске тормозов, называется регистратором давления* По отклонениям линии на ленте можно судить об исправности крана машиниста, о том, где и как машинист тормозил, как опробовал тормоза и т. п. Скоростемер снабжён также регистратором направления движения — механизмом, который регистрирует движение паровоза задним ходом. Такая запись особенно важна для паровозов, скорость которых задним ходом ограничена. Общая кинематическая схема основных механизмов скоростемера показана на фиг. 169. Таким образом, скоростемер является важным контрольно-измерительным прибором, способствующим повышению безопасности движения поездов. Вот почему Правила технической эксплуатации железных дорог Союза ССР требуют, чтобы все локомотивы были оборудованы скоростемерами.

Фиг. 168. Общий вид установки скоростемера в буд
ке машинист

В связи с разнообразным рельефом местности, а также по экономическим соображениям железнодорожные пути, кроме прямых участков, имеют немало кривых. В железнодорожной терминологии слово «кривая» обозначает плавное закругление пути между прямыми участками, расположенными под углом друг к другу. Но какой бы плавной ни была кривая, движение подвижного состава по ней всегда затрудняется. Объясняется это тем, что на паровозе нет «руля», который мог бы повернуть колёсные пары при перемене направления движения поезда. Сила, «поворачивающая» паровоз и вагоны, возникает между рельсами и колёсами, которые в кривой прижимаются к рельсу гребнями бандажей.

Когда вагон с прямого пути переходит в кривую, то пассажирам, стоящим, в вагоне, приходится опираться о стену или держаться за поручень, чтобы сохранить равновесие. Пассажира отбрасывает в сторону сила, которая в механике называется центробежной. Величина центробежной силы-зависит, во-первых, от массы движущегося по кривой тела: чем больше масса (чем тело тяжелее), тем больше величина центробежной силы, во-вторых, от радиуса кривой, чем меньше радиус кривой (чем она круче), тем больше величина центробежной силы, и, в-третьих, от скорости движения тела по кривой, причём центробежная сила изменяется пропорционально квадрату скорости движения: с увеличением скорости, например, в 10 раз центробежная сила увеличится в 10-10= 100 раз. Чтобы удержаться при повороте вагона, пассажир давит навагой с некоторой силой, а вагон с точно такой же силой действует на пассажира, заставляя его вместе с вагоном изменять направление движения. Нечто подобное происходит и с паровозом при движении его в кривой. ч Паровоз стремится сохранить прямолинейное движение, поэтому на закруглении некоторые из его колёс гребнями бандажей прижимаются к наружному рельсу кривой (т. е. к рельсу, который закруглён по большему радиусу) и давят на него с силой, величина которой, грубо говоря, равна центробежной силе паровоза. В железнодорожной практике эта сила, с которой гребни бандажей давят на рельсы, называется боковым давлением. Рельсы в свою очередь воздействуют на гребни бандажей с равной и противоположно направленной силой, которая называется реакцией рельса. Реакция рельса и заставляет изменять направление движения паровоза в кривой, «поворачивает» его. Чем больше центробежная сила паровоза и чем меньше колёс давит на наружный рельс, тем больше боковое давление от каждого колеса паровоза. У современных паровозов максимальная величина бокового давления составляет 6—8 тыс. кг. Хотя рельсы и прочно закреплены на шпалах, но большие боковые давления могут вызвать отжатие (сдвиг) рельсов на недопустимую для эксплуатации величину (8—10 мм и более), что угрожает безопасности движения поездов. При сдвиге рельсов расширяется колея и паровоз может сойти с рельсов (его колёса провалятся внутрь колеи). Поэтому задача конструкторов состоит в том, чтобы правильно рассчитать величину боковых давлений и так спроектировать экипаж, чтобы центробежная сила паровоза передавалась на рельсы через возможно большее количество колёс. На фиг. 120 условно показано расположение экипажа с пятью

Фиг. 120. Схема установки пятиосного экипажа в кривой осями в кривых различного радиуса. Жёсткая рама экипажа представлена в виде отрезка прямой, колёсные пары обозначены точками 1, 2, 3, 4, 5, рельсовая колея изображена в виде двух концентрических окружностей. Крупными точками показаны колёсные пары, касающиеся гребнем бандажей наружного рельса. Отрезки г /i и у5 обозначают в масштабе, на какую величину колёсные пары / и 5 выходят за наружный рельс. Рассмотрим, что показывают эти установки. 1. Положение I. Все колёсные пары пятиосного экипажа умещаются в пределах рельсовой колеи, или, как говорят экипаж вписывается в кривую. Колёсные пары / и 5 касаются гребнями бандажей наружного рельса, колёсная пара 5—внутреннего рельса, а колёсные пары 2 и 4 находятся в зазоре кривой, т. е. не касаются гребнями бандажей ни внутреннего, ни наружного рельса. Экипаж в указанной установке как бы заклинен своими колёсными парами 1, 3 и 5 между наружным и внутренним рельсами, но ещё сможет пройти эту кривую. 2. Положение II. В кривой меньшего радиуса тот же экипаж выходит колёсной парой 3 за внутренний рельс. Так экипаж не может двигаться по кривой: он или о
тодвинет вн