Паровозыжелезнодорожный транспорт

Прибор, автоматически останавливающий поезд перед закрытым сигналом, если машинист по какой-либо причине сам не произведёт торможения, получил название автостопа. Очень просто устроен механический автостоп, применяемый на Московском метрополитене. На железнодорожном пути поставлен рычаг, связанный электромеханическим приводом с путевым сигналом, а на вагоне метро установлен рычаг, связанный с клапаном автостопа. При закрытом сигнале путевой рычаг стоит вертикально и поэтому проходящий вагон метро своим выступающим рычагом задевает за него. При этом открывается клапан, который и выпускает воздух из тормозной магистрали, приводя таким образом автотормоза в действие. Этот автостоп механического действия прост и надёжен в работе в условиях подземных дорог. При наземных поездах механические автостопы оказываются ненадёжными: изменчивые атмосферные условия мешают нормальному действию их. Например, при обледенении автостоп может совершенно отказать в работе. Из-за этого и других недостатков механические автостопы не получили распространения на магистральных железных дорогах. В настоящее время на наземных железных дорогах применяются две системы автостопов (точечный автостоп и автоматическая локомотивная сигнализация с непрерывным автостопом), изобретённые советскими инженерами во главе с А. А. Танцюрой и А. М. Брыле-евым. Коллективы авторов обеих систем удостоены звания лауреатов Сталинской премии. Рассмотрим, как работает автостоп первой системы (фиг. 164). Известно, что электрический ток обладает магнитным действием. Когда электрический ток проходит по проводнику, то в окружающем его пространстве начинают действовать магнитные силы, или, выражаясь технически, создаётся магнитный поток. Чтобы получить магнитный поток, на паровозах подвешены (на некотором расстоянии от головок рельсов) катушки (локомотивные индукторы). В катушку от специального лампового генератора непрерывно подаётся электрический ток, делающий 1 ООО колебаний

в сек. Такие колебания окружают локомотивный индуктор (применительно к паровозу — паровозный индуктор) во всё время движения поезда (см. фиг. 164). В свою очередь на пути к шпалам перед каждым сигналом прикрепляются катушки (путевые индукторы). Путевой и паровозный индукторы настроены, как говорят, в резонанс: путевой индуктор настроен на те же 1 ООО колебаний в секунду, что и паровозный индуктор. В результате этого обеспечивается взаимодействие между путевым и паровозным индукторами.

Фиг. 164. Схема действия точечного индуктивно-резонансного автостопа Таким образом, работа обоих индукторов — паровозного и путевого — основана на принципе резонанса. Когда паровозный индуктор будет находиться над путевым (при закрытом сигнале, см. фиг. 164), в нём под действием магнитного потока, создаваемого паровозным индуктором, возникает электрический ток. Этот ток создаст встречный (противоположный) магнитный поток. Пересечение встречных магнитных потоков обоих индукторов, настроенных в резонанс, резко снижает ток в паровозном индукторе. В результате работа специального прибора — лампового генератора — автоматически прекращается и обесточивается (прекращается подача тока) электропневматический клапан (ЭПК), связанный с тормозной системой. Теперь вспомним, отчего приходят в действие автотормоза. Торможение осуществляется выпуском воздуха из магистрали, для чего машинист поворачивает ручку крана в тормозное положение. Действие же автостопа заключается в автоматическом, без участия машиниста, выпуске воздуха из тормозной магистрали. Приведение тормозов в действие производится с помощью электропневматического клапана. Пока его катушка находится под током, клапан закрывает выход воздуха из тормозной магистрали. Но стоит только ламповому генератору прекратить нормальную работу, как через 6—7 сек. электропневматический клапан выпустит воздух из магистрали. Торможение начинается спустя несколько (6—7) секунд для того, чтобы дать возможность машинисту самому принять меры к остановке поезда, без вмешательства автостопа. О приближении поезда к красному сигналу машиниста предупреждает свисток, который подаётся в момент взаимодействия локомотивного индуктора с путевым. Услышав свисток,

В потолке огневой коробки всех паровозов (см. фиг. 68) делаются два, иногда три сквозных отверстия, в каждое из которых ввёртывается так называемая контрольная пробка (фиг. 71), имеющая внутри сравнительно небольшой сквозной канал. Верхняя половина канала заливается свинцовисто-оловянистым сплавом,

Фиг. 71. Контрольная пробка Ф"г. 72. Контрольная пробка без вставки с° вставкой Пробки обычно располагаются на продольной оси потолка огневой коробки. Обнажение потолка огневой коробки или резкое уменьшение толщины слоя воды над потолком сопровождается очень быстрым перегревом металла потолка. При этом сплав свинца с оловом расплавляется и вытекает из канала, в результате чего пар с водой через освобождённый канал пробки с шумом устремляется в огневую коробку, обращая внимание паровозной бригады на недопустимое снижение уровня воды над огневой коробкой. В последнее время широко внедряются пробки со специальными вставками (фиг. 72). Вставка устанавливается в верхнюю часть сквозного канала. Её диаметр меньше диаметра канала пробки; удерживается вставка легкоплавким сплавом, который заливается в канал. По сравнению с обычной контрольной пробкой у пробки, снабжённой вставкой, становится возможным увеличить сечение внутреннего канала. Поэтому при выплавлении такой контрольной пробки в огневую коробку устремляется большее количество паро-водяной смеси, а значит, гашение огня в топке должно быть эффективнее. Вставки в пробках применяются также с целью экономии цветных металлов. Даже незначительное подплавление любой из контрольных пробок расценивается как недопустимое отношение паровозной бригады к своим обязанностям, и каждый такой случай расследуется. В случае выплавления пробки паровозная бригада обязана принять экстренные меры к гашению огня в топке, для чего горящий уголь проваливается в зольник (через опрокидывающую плиту-колосник), или колосниковая решётка забрасывается^слоем сырого угля, закрывается сифон и клапаны зольника.

Назначение экипажа (фиг. 28)—нести на себе котёл и паровую машину. Экипаж преобразовывает (с помощью рельсов) механическую энергию, развиваемую в машине, в механическую энергию поступательного движения паровоза. Иными словами, экипаж необходим для движения локомотива. Основной частью экипажа является рама — остов паровоза. Помимо собственного веса (общий вес рамы грузового паровоза серии ФД достигает 15,4 т), рама должна выдерживать тяжесть опирающегося на неё котла, блока цилиндров и других частей, прикреплённых к ней. Кроме того рама воспринимает усилия от давления пара в паровой машине и толчки, возникающие во время движения, особенно при повороте паровоза в кривых участках пути, при торможении, на стыках рельсов и т. п. Поэтому современные паровозы большой мощности имеют массивные брусковые рамы (фиг. 29). Основу их составляют два продольных полотнища брускового типа (толщиной 125—140 мм), которые соединены между собой несколькими поперечными креплениями, буферным брусом, скрепляющим передние концы продольных полотнищ, стяжным ящиком, соединяющим задние концы полотнищ, и цилиндровым блоком (см. фиг. 28), служащим также передней опорой котла. Эти важнейшие крепления связывают продольные полотнища рамы в одну общую жёсткую конструкцию. Как же опирается котёл на раму? Из физики известно, что при нагревании тела расширяются, а при охлаждении сжимаются. Поэтому, например, между рельсами железнодорожного пути оставляются зазоры. В жаркие летние дни зазоры едва заметны, зимой же, в сильные морозы, они увеличиваются. Если соединять рельсы вплотную, то, удлиняясь при нагревании, они изогнутся. То же может получиться с котлом паровоза. Температура стенок котла не постоянна: у интенсивно работающего паровоза она повышается примерно до 160°, а время ремонта в депо) снижается до 15°, т. е. духа в цехе. При повышении температуры паровозный котёл удлиняется приблизительно на 25—30 мм. Поэтому приходится укреплять котёл на раме так, чтобы только одна из его концевых опор была неподвижной. На паровозах такая жёсткая неподвижная опора устанавливается в передней части рамы, где расположены цилиндры. Передняя опора (фиг. 30) и цилиндры объединены в цилиндровый блок, на седлообразной верхней части которого и укреплена дымовая коробка котла. Задняя часть котла (топка) опирается на раму через подвижные опоры. Они позволяют котлу перемещаться вдоль рамы. Подвижные опоры могут выполняться скользящими или гибкими. Скользящие опоры имеют крупный недостаток: между их опорными поверхностями возникает значительное трение/ для уменьшения которого требуется смазка. Иначе неизбежно заедание. Этого недостатка лишены гибкие опоры, которые представляют собой стальные листы, поставленные вертикально. Нижними концами листы жёстко прикрепляются к раме паровоза, а верхними — у охлаждённого (во до температуры воз-

к топочной раме. Легко изгибаясь, они не препятствуют свободному удлинению или сокращению котла. На буферном брусе рамы укрепляются буфера, воспринимающие толчки вагонов, и паровозная автосцепка. Посредством деталей, размещённых в стяжном ящике, осуществляется сцепление между паровозом и тендером. Здесь сила тяги от паровоза передаётся тендеру и от него — составу вагонов. В продольных полотнах рамы имеются вырезы. Одни из них предназначены для размещения букс и деталей рессорного подвешивания, другие сделаны для уменьшения веса рамы. Буксу помещают в буксовый вырез рамы для того, чтобы она была устойчива и не могла повернуться во время движения. Так как буксовые вырезы снизу открыты, то при большой длине (до 12 м) и значительном весе рамы такое ослабление полотнищ угрожало бы прогибу всей рамы. Чтобы этого не произошло, рама в местах вырезов для букс соединяется подбуксовыми связями (струнками). Укрепляя полотно рамы, связи как бы заменяют вырезанную снизу часть металла, и тем самым способствуют сохранению прочности рамы. На паровозах малой и средней мощности применяются листовые рамы. Основу листовой рамы (фиг. 31) составляют два сравнительно высоких продольных листа (полотна), толщина которых в 4 — 4,5 раза меньше, чем у брусковой рамы. Для создания достаточной жёсткости в горизонтальной плоскости листовая рама имеет большое количество креплений, загромождающих междурамное пространство. Междурамные крепления присоедиа няются

Недалеко то время, когда па наших дорогах появятся высокоскоростные поезда: пассажирские составы будут проходить в час 150—200км, скорость грузовых достигнет 100—120 км/час. Применение высоких скоростей потребует решения ряда задач: увеличения прочности железнодорожного пути, улучшения динамических и аэродинамических качеств локомотивов, широкого использования современных средств автоматики. Уже сейчас важное значение приобретает проблема электропневматических тормозов, как наиболее совершенных по управляемости и эффективности действия тормозных средств. Перед тем, как познакомиться с этими новыми видами автотормозов, обеспечивающих безопасность движения на высоких скоростях, остановимся на некоторых особенностях чисто пневматического автотормоза. Важнейшими приборами такого тормоза, как уже знает читатель, являются воздухораспределители. Расположенные под каждым тормозным вагоном они приходят в действие не сразу, а последовательно. Первоначально, когда машинист только переставил рукоятку крана в тормозное положение и воздух только начал выходить из магистрали, приходят в действие воздухораспределители передних, головных вагонов. Затем процесс торможения распространяется вдоль поезда со скоростью примерно 150 — 200 м/сек (скорость тормозной волны), заставляя срабатывать воздухораспределители хвостовых вагонов. Процесс падения давления в магистрали происходит с несколько большей скоростью, т. е. опережает тормозную волну. Следовательно, от момента поворота рукоятки крана машиниста в тормозное положение до начала действия тормоза последнего вагона проходит некоторое время тем большее, чем длиннее поезд. Так, в длинносоставных грузовых поездах оно равно около 7 сек. К сказанному следует добавить, что тормозные цилиндры наполняются сжатым воздухом не сразу, а в среднем в течение примерно 18 сек. (у грузовых поездов). Почему так много времени затрачивается на заполнение цилиндров? При пневматических автотормозах резкое сокращение этого времени привело бы к появлению в поезде, особенно длинносоставном, продольно-динамических реакций, так как воздухораспределители головных вагонов имели бы полное нажатие колодок, а хвостовые вагоны ещё не начали бы тормозить, что вызвало бы сильное набегание и оттяжку хвостовой части поезда. Чтобы избежать реакций и, следовательно, достигнуть высокой плавности торможения, приходится намеренно увеличивать время наполнения тормозных цилиндров с таким расчётом, чтобы в момент торможения хвостовых вагонов нажатие тормозных колодок головных вагонов (время заполнения тормозных цилиндров) было бы не более 30% от максимального. При пневматических тормозах грузовых поездов максимальное торможение всего состава начинается примерно через 7 сек., а в пассажирских поездах через 4 сек. За это время (называемое временем подготовки к торможению) успевает прийти в действие только часть тормозов, расположенная преимущественно в передней половине поезда. Этим, собственно, и объясняется значительная длина предтррмоз-ного пути. Если бы удалось уменьшить время подготовки к торможению, то эффективность автотормозов возросла, так как предтормозной путь, а значит, и тормозной путь значительно сократились, что особенно важно при высоких скоростях движения. Как это сделать? Большие возможности для управления воздухораспределителями на расстоянии открывает электротехника. Так как скорость распространения электрического тока практически мгновенна, то и воздухораспределители, управляемые с помощью электричества, будут срабатывать одновременно во всех тормозных вагонах поезда, как бы ни был он длинен. Специальные опыты, проведённые ЦНИИ МПС, показали, что при длине поезда 1 000 м все воздухораспределители срабатывая т б течение 0,4 сек., т. е. практически одновременно. Этими же опытами установлено, что время наполнения тормозных цилиндров сжатым воздухом во всём поезде от нуля до полного расчётного давления составляет 4,0—4,5 сек., что полностью исключает возникновение в поезде продольно-динамических реакций, так как все вагоны тормозятся одновременно и практически с одинаковым замедлением. Таким образом, одновременное срабатывание воздухораспределителей независимо от длины поезда не только способствует сокращению тормозного пути, но и обеспечивает плавность торможения по всему составу. Пневматические автотормоза, воздухораспределители которых управляются при помощи электрического тока, называются электропневматическими тормозами. Элек
тропневматическим тормозом оборудованы пригородные поезда (моторвагопные секции) электрифицированных участков железных дорог. Семилетний опыт эксплуатации этих тормозов полностью себя оправдал с точки зрения гибкости управлениям также по надёжности и эффективности их работы. В настоящее время проводится опытная эксплуатация электропневматических тормозов в пассажирских поездах с паровой тягой. Рассмотрим вкратце принципиальную схему устройства такого тормоза (фиг. 158 и 159). Управление тормозных приборов в поезде производится постоянным током, а контроль состояния электрических цепей —переменным током.

Постоянный и переменный ток вырабатывается турбогенератором типа ТГ-1Р. Основными приборами и аппаратами электропневматического тормоза являются: электровоздухораспределитель, назначение которого регулировать давление воздуха в тормозном цилиндре при электрическом управлении тормозом (Тройной скородействующий клапан в этом случае служит резервным тормозным прибором, действующим автоматически при отказе электровоздухораспределителя, срыве стоп-крана, разрыве тормозной магистрали или при обрыве •одного из поездных проводов электрической схемы, а также для того, чтобы заряжать сжатым воздухом запасный резервуар.); кран машиниста с тормозным контроллером, служащий для управления как чисто пневматическим, так и электропневматическим тормозом; с р ы в н о й клапан, предназначенный для экстренной разрядки магистрали в случае неисправности электрических цепей тоомоза; главный выключатель, служащий для включения проводов электрической схемы к турбогенератору и отключению от него; электромагнитные контакторы, предназначенные для управления работой электровоздухораспределителей; ламповый сигнализатор с тремя контрольными лампами, позволяющими машинисту судить об исправности электрических цепей; сигнал иатор отпуска, имеющий механический привод к поршню тормозного цилиндра и служащий для контроля •отпуска тормозов. Как видно из фиг. 159, все аппараты и приборы электропневматического тормоза при помощи пяти проводов электрической схемы {1,2, 3, 4, 5) и гибких междувагонных соединений связаны между собой в единую электропневматическую систему. Так как тормоз имеет пять проводов, то он и называется пяти-проводным электропневматическим тормозом. В настоящее время разрабатываются опытные образцы однопро-водного электропневматического тормоза для длииносоставных грузовых поездов. Как же работает пятипроводный электропневматический тормоз?

Итак, в каждой полости цилиндра за два хода поршня совершается не два процесса (впуск и выпуск пара), а четыре: 1) впуск свежего перегретого пара; 2) его расширение; 3) выпуск отработавшего пара; 4) сжатие оставшегося отработавшего пара. Это чрезвычайно важные процессы. Первый процесс — впуск пара — состоит из предварительного впуска (сокращённо: предварения впуска) и основного впуска пара. Аналогично этому третий процесс — выпуск пара — разделяется на предварительный выпуск (предварение выпуска) и основной (выталкивание оставшегося пара). Таким образом, если учесть, что впуск и выпуск пара разделяются на две стадии, то в работе золотника будет шесть процессов парораспределения: 1) предварение впуска; 2) впуск; 3) расширение; ‘ 4) предварение выпуска; 5) выпуск (выталкивание); 6) сжатие. Многолетней практикой и теоретическими исследованиями установлено, что именно эти процессы обеспечивают наиболее экономичную работу паровой машины. 1. Предварение впуска." Поршень ещё немного не дошёл до крайнего положения, но золотник уже начинает открывать окно для впуска пара. Когда поршень будет в крайнем гюло

жении, золотник откроет окно на величину линейного предварения впуска (фиг. 92, а) 2. Впуск. Паровпускное окно открыто, иод действием поступающего пара поршень начинает свой рабочий ход. Когда он пройдёт часть пути, золотник перекроет окно, отсекая доступ пара в цилиндр. Этот момент называется моментом отсечки пара (фиг. 92, б). Начинается процесс расширения. 3. Расширение. Впущенный в цилиндр пар расширяется

до момента открытия окна — до начала предварения выпуска (фиг. 92, б). Под давлением расширяющегося пара поршень продолжает двигаться дальше. По мере перемещения поршня объём цилиндра, освобождаемый поршнем, увеличивается, а давление пара уменьшается. 4. Предварение выпуска. Поршень ещё немного не дошёл до мёртвого положения, но золотник уже начинает открывать окно для выпуска пара1. Когда поршень придёт в крайнее положение, золотник откроет окно на величину линейного предварения выпуска (фиг. 92, г). < 5. Выпуск. В отличие от предварения выпуска пар во время процесса выпуска (фиг. 92, д) не просто выходит из цилиндра, а выталкивается поршнем, изменившим направление своего движения на обратное. Но когда поршень пройдёт часть своего хода, золотник перекрывает окно и выпуск пара прекращается. 6. Сжатие. Сжатие пара поршнем начинается с момента закрытия паровыпускных окон (фиг. 92, ё). После сжатия процессы парораспределения начинают повторяться: предварение впуска, впуск, расширение, предварение выпуска, выпуск, сжатие и т. д. Значит, золотник должен очень точно управлять впуском и выпуском пара в полном соответствии с движением поршня. Однако возможность нарушения порядка этих процессов здесь исключена, так как все звенья парораспределительного и движущего механизмов связаны между собой в единое целое: движение золотника осуществляется от контркривошипа, который вместе с колесом получает вращение от поршня через шток, шатун и кривошип. Поэтому каждое положение поршня автоматически точно определяет соответствующее положение золотника. Мы рассмотрели процессы распределения пара в одной полости цилиндра. Аналогичные процессы повторяются и в другой его полости; при этом, когда с левой стороны поршня начинается предварение впуска, с правой стороны происходит предварение выпуска, при впуске пара в левую полость в правой происходит выпуск и т. д. Точно такие же процессы протекают в обеих полостях цилиндра, расположенного с другой стороны паровоза.

Итак, в котле паровоза получается пар определённого давления и в необходимом количестве. Теперь нужно обеспечить машинисту возможность открывать и закрывать доступ пара к паровой машине. Если это осуществлять с помощью простого клапана, то возникнет трудность, которая заключается в том, что при попытке открыть клапан придётся преодолеть силу, равную по величине произведению площади клапана на давление пара в котле. Эта сила будет действовать на клапан подобно сжатой пружине. Если выпуск пара, имеющего давление 15 am, осуществлять, например, с помощью клапана диаметром 20 см, то сила, препятствующая открытию клапана, достигнет 4,7 т. Чтобы машинист без труда мог преодолеть такую огромную силу, применяется специальное устройство — регулятор (фиг. 79). Работа регулятора основана на использовании давления пара, т. е. на использовании той самой силы, которая в случае применения простого клапана препятствовала бы его открытию. Для этого регулятор снабжён двумя клапанами — большим и малым — и разгрузочным поршнем. Малый клапан представляет собой стержень, пропущенный через центральный канал в хвостовике большого клапана. Большой клапан жёстко соединён с разгрузочным поршнем. В закрытом положении малый клапан опирается на большой, не допуская доступа пара в центральный канал большого клапана. Ниже разгрузочного поршня на малый клапан навинчена гайка, являющаяся упором. Между гайкой и хвостовиком большого клапана имеется зазор, который определяет подъём малого клапана. Рычажный механизм-привод (фиг. 80) связывает малый клапан с рукояткой регулятора (фиг. 81), которая помещена в будке машиниста. Когда машинист нажимает на рукоятку регулятора от себя, малый клапан, имеющий небольшой диаметр, легко поднимается, пропуская пар под разгрузочный поршень. Усилие пара на разгрузочный поршень снизу вверх больше, чем усилие на большой клапан сверху вниз, так как диаметр поршня больше диаметра клапана (см. фиг. 79). При наличии противодавления, направленного снизу вверх, машинисту надо для дальнейшего открывания клапана преодолеть лишь вес клапана и трение в рычажном механизме. Фиг. 79. Разгруженный регулятор Подъём большого клапана начинается, когда, использовав свои ход, малый клапан упрётся гайкой в хвостовик большого клапана. В промежуточных (открытых) положениях рукоятка регулятора удерживается зубчатым сектором и защёлкой с пружиной На паровозах регуляторы размещаются или до пароперегревателя (см. фиг.12и46) или после него. В первом случае через регулятор проходит насыщенный пар, а во втором—перегретый.

Регуляторы, пропускающие насыщенный пар, размещаются обычно в сухопарнике и называются внутренними, а регуляторы, про ^Рукоятка регулятора Рычага Фиг. 80. Схема привода регулятора пускающие перегретый пар, устанавливаются в дымовой коробке, на коллекторе пароперегревателя и называются внешними. На мощных грузовых и пас- сажирских паровозах серий ФД, ИС применяются многоклапанные регуляторы, составляющие одно целое с коллектором пароперегревателя. Общий вид и разрез коллектора и многоклапанного регулятора показаны на фиг. 82.

При проектировании паровозов конструкторы рассчитывают детали котла так, чтобы они были прочны и могли служить длительный срок, не разрушаясь при определённом давлении пара в котле. Повышение давления сверх расчётного может привести к расстройству соединений котла и даже к взрыву. Вот почему для безопасной работы паровоза надо всегда знать величину давления пара в котле. Прибор, который указывает это давление, называется манометром (фиг. 73 и 74). Правильность и чувствительность показаний этого важнейшего прибора во многом предопределяет действия паровозной бригады по управлению паровозом. Механизм манометра заключён в металлический корпус, закрытый циферблатом. Каждое, даже самое незначительное изменение давления пара в котле, немедленно передаётся указательной стрелке на циферблате манометра, установленного на лобовом листе кожуха топки (см. фиг. 66). Основной частью манометра является упругая, овального сечения полая трубка, изогнутая в виде буквы С (см. фиг. 73). Один конец трубки запаяй, другой сообщается с паровым пространством котла, в котором требуется измерить давление. Такая трубка, наполненная паром (или конденсатом), представляет собой нечто вроде пружины: при повышении давления в котле она стремится выпрямиться, а при понижении— вернуться в первоначальное положение. Эта деформация трубки-пружины передаётся указательной стрелке, соединённой при помощи несложной системы рычагов, зубчатого сектора и шестерёнки с запаянным концом трубки. Отклоняясь, стрелка показывает на шкале манометра величину давления. Промежуток между большими чёрточками шкалы равен одной атмосфере. Цифры против делений позволяют прочесть показания манометра. На современных паровозах для удобства наблюдения паровой манометр делается двусторонним, т. е. снабжается двумя циферблатами, один из которых обращен в сторону машиниста, а другой — в сторону его помощника (см. фиг. 74).

Фиг. 73. Схема устройства Фиг. 74. Общий вид парового парового манометра манометра 4 На шкале манометра наносится красная черта, указывающая предельно допускаемое давление пара в котле. Переступив красную черту — границу наивысшего допускаемого давления, стрелка манометра будет показывать, что работа котла небезопасна. Манометр должен быть запломбирован и иметь отметку о времени проверки. Машинист никогда не должен допускать превышения установленного давления. Но если почему-либо он не заметит, как давление превысит допустимое, автоматически начинают действовать предохранительные клапаны, выпускающие избыток пара из котла.

Распределение пара рассмотрим на отдельных положениях плоского золотника в зависимости от местонахождения поршня. На фиг. 86 изображена простейшая схема паровой машины с золотниковым парораспределением. Как видно из схемы, золотник и поршень связаны с колесом, имеющим два кривошипа — поршневой и золотниковый (контркривошип). При движении поршня вместе с ним придут в движение ползун и шатун; последний посредством кривошипа заставит колесо вращаться. Вращаясь, оно в свою очередь с помощью контркривошипа и золотниковой тяги заставит двигаться золотник. При такой связи каждому перемещению поршня будет соответствовать

определённое перемещение золотника. В этом и состоит автоматичность его движения. В цилиндре при наличии поршня различают две полости: заднюю (левую) и переднюю (правую). Проследим, как золотник распределяет пар в каждую из полостей за один оборот колеса.

Фиг. 86. Схема паровой машины с золотниковым парораспределением Для простоты будем считать, что контркривошип размещён относительно кривошипа под углом 90° (см.’фиг. 86). Ширина опорных поверхностей бортов золотника равна ширине паровых окон (см. фиг. 85). Установим всю систему в исходное положение (фиг. 87): поршень занимает крайнее левое (заднее) положение, кривошип рас-

Фиг. 87. Поршень в левом крайнем положении. Золотник в среднем положении положен горизонтально, контркривошип — вертикально, при этом золотник займёт среднее положение. В таком положении он не пропустит пара в цилиндр и не выпустит его из цилиндра. Приведём в движение шатунно-кривошипный механизм. Передвигаясь вправо, золотник наружной кромкой левого борта будет постепенно открывать левое окно, давая таким образом доступ пара в левую полость (фиг. 88), и в то же время внутренней кромкой правого борта открывать правое окно, выпуская пар из правой полости цилиндра. Заметим, что в начале хода поршня и поршень и золотник двигаются в одну сторону. После того как колесо сделает четверть оборота, золотник начнёт двигаться обратно, а поршень будет продолжать движение в том же направлении. К этому моменту Фиг. 88. Поршень в среднем положении. Золотник в крайнем положении. Наибольшее открытие окон поршень пройдёт приблизительно половину своего пути, и открытие паровых окон будет наибольшим (см. фиг. 88). Ещё через четверть оборота золотник полностью закроет паровые окна, заняв снова среднее положение, а поршень придёт в крайнее правое положение (фиг. 89). Перемещение поршня от одного крайнего положения до другого называется ходом поршня. Каждому ходу поршня со- Фиг. 89. Поршень в крайнем правом положении. Золотник в среднем положении ответствует полуоборот колеса (поворот кривошипа на 180°). Таким образом, ход поршня равен удвоенному радиусу кривошипа. Мы рассмотрели работу золотника при ходе поршня в одну сторону (слева направо) за полуоборот колеса. При движении поршня в обратную сторону золотник опять отклонится от среднего положения, но теперь уже в противоположную сторону. Через четверть оборота колеса он полностью откроет

паровые окна: правые для впуска и левые для выпуска пара (см. фиг. 86). Поршень в этот момент снова займёт приблизительно среднее положение. Ещё через четверть оборота золотник и поршень займут исходное положение, золотник — среднее, поршень крайнее левое (см. фиг. 87). Это будет соответствовать началу второго хода поршня, или началу второго оборота колеса. Когда поршень находится в крайних положениях, то между ним и одной из крышек цилиндра образуется некоторое пространство. Заполняя это пространство, пар полезной работы по перемещению поршня произвести не может. Поэтому пространство, образующееся между крышкой цилиндра и поршнем, когда поршень находится в крайнем положении, называют «вредным». Вредным является также пространство паровпускных каналов цилиндров. Дальше мы узнаем, что вредное пространство является одновременно и полезным. Характ

Фиг. 98. Схема парораспределительного механизма с маятником Сложение этих двух движений в одно общее движение маятника и даёт машинисту возможность по своему усмотрению изменять отсечку и направление движения паровоза (передний и задний ход) при постоянном предварении впуска и выпуска независимо от величины отсечки. Таким образом, в функции кулисы входят изменение отсечки и направления движения паровоза, а в функции маятника — сохранение постоянной величины предварения впуска и выпуска во время этих изменений. Поэтому, когда говорят о парораспределительном механизме, подразумевают собственно два механизма — механизм отсечки и механизм предварения. Внешний вид рассмотренного нами парораспределительного механизма представлен на фиг. 97. Этот парораспределительный механизм, носящий имя бельгийского мастера Вальсхарта, применяется почти на всех паровозах.

Однако подлинное развитие технической мысли в нашей стране стало возможным только после Великой Октябрьской социалистической революции. Коммунистическая партия и Советское правительство, проявляя большую заботу об учёных, инженерах, изобретателях, рационализаторах, направляют их деятельность на решение важнейших задач во всех отраслях промышленности, сельского хозяйства и транспорта.
В решение многих проблем и вопросов паровозостроения, динамики паровозов и тяги поездов большой вклад внесли инженеры К. Н. Сушкии, Л. С. Лебедянский, М. Н. Щукин, П. М. Шаройко, академик С. П. Сыромятников, создавший широко известную теорию» теплового процесса паровоза, член-корреспондент Академии наук СССР И. И. Николаев, профессора А. М. Бабичков, О. Н. Исаакян,, К. П. Королёв и многие другие.

Фиг. 6. Грузовой паровоз серии ФД Испытания паровозов и научный анализ этих испытаний являлись основой создания совершенных локомотивов.

Фиг. 7. Грузовой паровоз серии Л Ещё в 1931—1932 гг. на советских заводах были построены мощные магистральные паровозы (фиг. 5 и 6) серии ИС—Иосиф Сталин Эти локомотивы на протяжении второй и третьей пятилеток выпускались как серийные.

На Всемирной парижской выставке в 1938 г. они были представлены в числе лучших образцов локомотивостроения.

Фиг. 9. Грузовой паровоз серии ЛВ В годы четвёртой (первой послевоенной) пятилетки наша промышленность освоила крупносерийное производство магистрального грузового паровоза серии Л (фиг. 7). Имея меньшую нагрузку колёс на рельсы, чем паровоз серии ФД, паровоз серии Л может проходить по всем участкам железных дорог сети, что позволяет называть его вездеходным. В пятой пятилетке, наряду с постройкой паровозов основных сеоий на же™!е дороги страны поступили паровозы новейших ЗРра^^- Сред" нДихР магистральный пассажирский паровоз

Фиг. 10. Новый сочленённый грузовой паровоз типа 0-4-2 (фиг. 8), выпущенный в 1949 г. Коломенским заводом им В. В. Куйбышева, и грузовой паровоз серии ЛВ (фиг 9), построенный в 1952 г. Ворошиловградским заводом имени Октябрь- Фиг. 10а. Новый грузовой парово.? ОР-21 ской революции. В этих мощных локомотивах, серийное производство которых начато в 1954 г., воплощены последние достижения машиностроительной и железнодорожной техники.

Мощность, развиваемая новыми паровозами 2-4-2 и ЛВ, намного превышает мощность широко распространённых на наших дорогах пассажирского паровоза серии Су и грузового паровоза серии Л. Парк опытных локомотивов пополнился рядом грузовых паровозов ещё большей мощности, новейшими из которых являются сочленённый паровоз (фиг. 10), построенный в 1954 г. Коломенским паровозостроительным заводом, и паровоз ОР-21 (фиг. 10а) постройки Ворошиловградского завода (1954 г.). Создавая новые локомотивы и модернизируя имеющиеся, наши конструкторы используют последние достижения советской и зарубежной науки и техники, а также опыт работы и рационализаторские предложения машинистов-новаторов.