Паровозыжелезнодорожный транспорт

Котёл паровоза схематично изображён на фиг. 12. На первый взгляд устройство котла кажется простым: есть топка, в которой, сжигается топливо и образуются раскалённые газы, есть резервуар, где нагревается вода и получается сжатый пар, есть и камера с трубой для отвода газов сгорания из топки. Однако, рассматривая котел более внимательно, мы увидим, что он устроен и работает по довольно сложной схеме. Тепло, необходимое для нагревания воды, выделяется в топке. Обычная топка паровозного котла представляет две коробки, вставленные одна в другую и соединённые между собой (фиг. 13). Внутрен-

нюю коробку, в которой при сжигании топлива образуется огонь, называют огневой коробкой, а наружную — кожухом топки. В огневой коробке простейшего вида различают пять листов: потолок и четыре стенки, из которых две боковые, одна задняя и одна передняя с рядом отверстий; последняя называется задней трубной решёткой (в отличие от передней трубной решётки, см.

Фиг. 13. Огневая коробка и кожух топки в разрезе ниже). В отверстия решётки вставляются концы специальных газоходов — дымогарных и жаровых т р у б. По трубам проходят топочные газы (продукты сгорания). Снизу огневая коробка имеет колосниковую решётку, на которую забрасывают уголь или другое твёрдое топливо. Колосниковая решётка (см. фиг. 13) собирается из чугунных плит-колосников, которые по всей площади имеют прорези. Площадь прорезей составляет так называемое живое сечение колосниковой решётки, сквозь которое в топку поступает атмосферный воздух, необходимый для сгорания топлива. К колосниковой решётке воздух попадает через зольник (фиг. 14), имеющий для этой цели боковые клапаны, открывающиеся при помощи рычажного механизма. Зольник размещается под колосниковой решёткой и представляет собой двух- или трёхбункерный ящик. Бункера закрываются днищами. На новых паровозах благодаря специальному механизму днища бункеров можно легко открыть и закрыть. Через прорези в колосниках в зольник проваливаются зола и мелкие несгоревшие частицы топлива. На современных паровозах применяются качающиеся колосниковые решётки, которые можно на стоянках и на ходу паровоза прокачивать для очистки топки от шлака. Рычаги управления качающимися колосниками находятся в будке машиниста. Перемещая тот или иной рычаг, кочегар заставляет группу колосников занимать наклонное положение

(угол наклона не менее 45°). От этого слой шлака взламывается и в виде мелких кусков сбрасывается в зольник. ,[_^] Таким образом, зольник предназначен для подвода воздуха к сжигаемому топливу и для сбора шлака и мелких несгоревших частиц топлива. Эти остатки периодически высыпаются из зольника при открытии днищ бункеров. Новейшие советские паровозы оборудуются колосниковыми решётками с механическим приводом для прокачивания колосников (фиг. 15). Привод действует сжатым воздухом, поступающим в воздушные цилиндры. Такой механизм облегчает труд паровозных бригад. Площадь колосниковой решётки в значительной степени определяет мощность паровоза. Чем больше размеры колосниковой решётки, тем большее количество топлива можно сжечь на ней и тем больше получить тепла. Чем больше площадь колосниковой решётки, тем мощнее паровоз. На протяжении многих лет конструкторы увеличивали площади колосниковых решёток. Есть паровозы, у которых она достигает 12 мг. Но иметь большую площадь решётки — это ещё не всё. Важно получить большой объём и развитую поверхность стенок огневой коробки. Малая поверхность не успеет поглотить большое количество тепла, выделенного при сжигании топлива. Поэтому вода в котле получит мало тепла.

Фиг. 15. Общий вид стенда для испытания и наладки механического привода колосниковой решётки Наилучшее парообразование дают такие топки, у которых поверхность нагрева стенок огневой коробки примерно в четыре раза превышает площадь колосниковой решётки. Хотя топки котлов современных паровозов несравненно более совершенны, чем у их «предков» — черепановских паровозов, всё же до сих пор создание наивыгоднейшей формы топки встречало много трудностей. Огневой коробке придают такие размеры и форму, которые позволили бы сжигать топливо как мо
жно полнее и быстрее и полу

В недалёком прошлом смазка трущихся деталей паровозов осуществлялась преимущественно ручным способом. В настоящее время на паровозах широкое распространение получила централизованная автоматическая смазка. .Сущность её состоит в том, что подача смазки к трущимся деталям производится системой маслопроводов, идущих от смазочных приборов, так называемых пресс-маслёнок, действующих автоматически только при движении паровоза. Автоматические смазочные устройства обеспечивают непрерывный подвод масла к основным гнёздам (местам) трения, а также позволяют на ходу поезда подавать смазку к неудобно расположенным трущимся деталям, что исключается при ручной смазке. На современных паровозах централизованная система снабжает, смазкой не только трущиеся узлы паровой машины, но и экипажа. Рассмотрим вкратце, как производится централизованная смазка трущихся узлов паровоза серии Л. Жидкая смазка подаётся принудительно (под давлением) при. помощи пресс-маслёнок — основных приборов централизованной системы смазки. Детали пресс-маслёнки заключены в корпусе, служащем одновременно резервуаром для масла. Внутри корпуса помещены насосы плунжерного типа, приводимые в действие от общего распределительного вала. Каждый насос нагнетает масло только в один маслопровод, а при маслораспределителях (см. ниже)— в несколько маслопроводов. Таким образом, количество отводов— маслопроводов, присоединяемых к пресс-маслёнке, равно количеству насосов. Имеются пресс-маслёнки 5-, 8-и 14-отводные (фиг. 142а). Если количество смазываемых мест больше количества отводов, имеющихся на пресс-маслёнке, то для распределения смазки на маслопроводах устанавливаются специальные приборы — масло-! распределители, благодаря которым масло от одного насоса

может автоматически в равных долях направляться к нескольким гнёздам трения. На паровозе серии Л установлены две пресс-маслёнки, одна из которых (правая) обслуживает паровую машину, а другая (левая) — буксы, параллели и цапфы кулисы. Первая имеет восемь отводов, а вторая четырнадцать. Каждая пресс-маслёнка приводится в действие от маятника парораспределительного механизма и работает только при движении паровоза. Колебательное движение маятника через рычаги передаётся храповому механизму пресс-маслёнки. Вращение вала храпового механизма в свою очередь передаётся на распределительный вал, приводящий в движение плунжерные насосы, которые и нагнетают смазку под давлением. Смазка от насосов к трущимся узлам паровоза подаётся по металлическим трубкам называемым маслопроводами. Объём смазки, нагнетаемой каждым насосом в пресс-маслёнке, регулируется в зависимости от норм расхода смазки на 100 км пробега паровоза. Смазка в цилиндры и золотники подаётся непосредственно на их трущиеся поверхности (зеркало). При этом она поступает через диафрагменные обратные клапаны, основное назначение которых препятствовать проникновению пара в маслопроводы в момент нагнетания смазки. Пресс-маслёнка может приводиться в действие и вручную. Эту возможность используют для проверки исправности маслёнки, клапанов, а также для заполнения маслопроводов смазкой после длительной стоянки (чтобы избежать сухого трения в начале движения паровоза). При движении паровоза буксы перемещаются относительно рамы. Чтобы при этом металлические маслопроводы не обрывались, каждый из них присоединяется к буксе гибкой трубкой. Маслопроводные трубки от маслораспределителей и насосов пресс-маслёнки, идущие в одном направлении, объединяются в пучок, в середине которого помещена трубка, по которой зимой пропускают пар, обогревающий маслопроводы. Из этой трубки пар выходит наружу через свободный её конец, выведенный поверх котла. Для нормальной работы всей системы централизованной смазки паровоза в зимних условиях смазка в резервуаре пресс-маслёи- Ш отВоЗнпя пресмаслёнка ки специально подогревается, сама пресс-маслёнка отепляется теплоизоляционным кожухом, кроме того, с наружной стороны пучок маслопроводов тщательно утепляется. На фиг. 143 представлена принципиальная схема централизованной смазки букс и кулисы паровоза серии Л.

Котёл не может выработать пара больше определённого количества. Следовательно, и паровая машина сможет потреблять пара лишь столько, сколько его вырабатывает котёл, не больше. В этом заключается существенная особенность работы паровоза. Что же понимают под паропроизводительностью котла и чем оценивается его работа? Вспомним, что тепло газов сгорания передаётся воде через стенки огневой коробки и жаровых и дымогарных труб, которые снаружи омываются водой, а изнутри — газами. Объём котла, занятый водой, называют водяным объёмом. Например, у паровоза серии ФД он равен 13,47 ж3. Поверхность воды, через “которую выделяется пар, называется зеркалом испарения. Площадь зеркала испарения котла паровоза серии ФД приблизительно составляет 11,85 ж2. Поверхности котла, омываемые с одной стороны газами, а с другой — водой, принято называть испаряющей поверхностью нагрева котла. Она измеряется со стороны воды. У паровоза серии ФД испаряющая поверхность нагрева котла составляет 295 ж2. В зависимости от условий работы с каждого квадратного метра поверхности нагрева можно сиять различное количество пара в час. Работоспособность котла обычно оценивается потому количеству пара в килограммах, которое он даёт в течение часа не со всей поверхности нагрева, а только с 1 ж2 её. Именно это количество пара называется форсировкой (или интенсивностью парообразования) котла. Для паровозников эта величина очень важна, ибо от форсировки котла зависят, в конечном счёте, вес и скорость поезда. Чем больше пара образуется с 1 ж2 поверхности нагрева за один час, т. е. чем больше форсировка котла, тем больше паровая машина может расходовать пара. Располагая большим запасом пара в котле, машинист может направлять в цилиндры машины большее количество пара, т. е. увеличивать отсечку, а значит, и силу тяги. Однако при одной и той же форсировке котла сила тяги FK паровоза уменьшается с увеличением скорости. Так как котёл сообщается с цилиндрами паровой машины посредством золотников, то чем выше скорость паровоза, т. е. чем большее число оборотов делают движущие колёса в единицу времени, тем большее число раз золотники откроют окна для впуска пара в цилиндр. Отсюда ясно, что если машинист не уменьшит отсечки, то общий расход пара должен увеличиться с увеличением скорости. Но при одной и той же форсировке общий расход пара машиной должен оставаться постоянным независимо от скорости. Чтобы это условие выполнить при увеличении числа оборотов движущих колёс, надо уменьшить степень наполнения, т. е. отсечку. Но при уменьшении отсечки в цилиндр поступит меньшее количество пара. Поэтому за каждый ход поршня среднее давление пара на поршень уменьшится и уменьшится сила тяги. Значит, при одной и той же форсировке котла с увеличением скорости будет происходить постепенное уменьшение силы тяги.

Действие электропневматического тормоза, так же как и пневматического, определяется положением рукоятки крана машиниста и заключается в том, что машинист при помощи тормозного контроллера, жёстко связанного с рукояткой крана машиниста, включает «ли выключает электромагнитные контакторы, которые в свою 1 Этот параграф написан инж. Г. И. Ерышаловым. очередь включают или отключают турбогенератор от проводов электрической схемы, по которым энергия постоянного тока подводится к катушкам электромагнитных вентилей ВО и ВТ электровоздухораспределителей (фиг. 158). Таким образом, энергия сжатого воздуха, находящегося в тормозной магистрали, при электрическом управлении не используется, и разрядка магистрали, как это делается при управлении пневматическими тормозами, становится необязательной, что и имеет место на моторвагонных секциях. В пятипроводной схеме разрядка поездной магистрали временно сохранена. При оборудовании большинства вагонов пассажирского парка электропневматическим тормозом необходимость в разрядке тормозной магистрали в этом случае отпадёт. Для того чтобы яснее представить себе, как действует электропневматический тормоз, познакомимся сначала с особенностями устройства электровоздухораспределителя. Электровоздухораспределитель (см. фиг. 158) состоит из двух основных частей: электрической и пневматической. К электрической части относятся два электромагнитных вентиля ВО — отпускной и ВТ — тормозной. Отличие между ними состоит в том, что корпус отпускного вентиля ВО имеет в сердечнике сквозной вертикальный канал для выпуска воздуха в атмосферу из рабочей камеры РК электровоздухораспределителя. Пневматическая часть или, собственно электровоздухораспределитель, состоит из трёх камер: 1) рабочей РК, которая в отпущенном положении тормоза сообщается с атмосферой; 2) камеры тормозного цилиндра А’77/, соединённой через переключательный клапан с тормозным цилиндром и 3) камеры запасного резервуара КЗР, постоянно соединённой с запасным резервуаром вагона. Действие электровоздухораспределителя заключается в следующем: при возбуждении катушки вентиля ВО магнитный поток притягивает клапан к сердечнику корпуса и плотно закрывает атмосферное отверстие, однако давление в рабочей камере попрежнему остаётся равным атмосферному; при возбуждении катушки вентиля ВТ клапан открывает калиброванное отверстие, через которое сжатый воздух из запасного резервуара поступает в рабочую камеру Р/С; давление в камере повышается, и гибкая резиновая диафрагма, разделяющая камеры РК и КТЦ, прогибается, закрывая атмосферное отверстие пустотелого клапана. Перемещаясь вниз, клапан открывает кольцевое отверстие, через которое сжатый воздух из запасного резервуара поступает в тормозной цилиндр. С этого момента и начинается действие электропневматического тормоза, так как шток тормозного цилиндра переместится и тормозные колодки прижмутся к бандажам колёсных пар. Процесс перетекания сжатого воздуха из запасного резервуара в тормозной цилиндр и рабочую камеру будет продолжаться до тех пор, пока давление в цилиндре и камере РК не уравняется. Выше уже отмечалось, что длительность этого процесса составляет всего 4,0—4,5 сек. Однако если катушку вентиля ВТ обесточить несколько ранее, то процесс повышения давления в тормозном цилиндре и камере РК прекратится немедленно, так как давления в камерах РК и КТЦ, будучи равными, заставят гибкую диафрагму выпрямиться, вследствие чего кольцевое отверстие пустотелого клапана закроется. Такая конструкция электровоздухораспределителя позволяет получить любую степень наполнения тормозного цилиндра сжатым воздухом. Практически отдельные ступени повышения давления в тормозном цилиндре могут быть получены по 0,25—0,3 am, чего невозможно достигнуть при пневматических автоматических тормозах системы Вестингауза. При снятии напряжения с катушки вентиля ВО рабочая камера соединится с атмосферой и давление в ней начнёт понижаться. В результате избыточное давление со стороны камеры КТЦ заставит гибкую диафрагму прогнуться кверху так, что атмосферное отверстие пустотелого клапана откроется и сжатый воздух из тормозного цилиндра будет выходить в атмосферу. С этого момента начинается отпуск тормоза, который также может производиться отдельными ступенями по 0,25—0,3 am, что является основным достоинством электропневматических тормозов перед автоматическими тормозами системы Вестингауза. Рассмотрим теперь основные процессы, происхо
дящие при управлении электропневматическими тормозами. Зарядка. Процесс зарядки электропневматического тормоза сжатым воздухом ничем не отличается от процесса зарядки пневматического тормоза, описанного выше. После зарядки электропневматический тормоз считается готовым к действию только после включения турбогенератора и главного выключателя. • При включении главного выключателя (см. фиг. 159) переменный ток от вторичной обмотки трансформатора через плавкий предохранитель и контакты главного выключателя подводится к включённым блок-контактам электромагнитных контакторов 9 я 10 и от них к поездным проводам 1 и 2. Далее переменный ток по цепи этих проводов протекает вдоль всего состава до последнего вагона и возвращается обратно в голову поезда по цепи 3, 4 и 5 проводов к лампам сигнализатора, который установлен на локомотиве. Отсюда через заземлённую клемму ток поступает во вторичную обмотку трансформатора. Таким образом, при исправном состоянии поездных проводов на сигнализаторе будут гореть все три лампы, указывающие машинисту о исправности электропневматического тормоза и готовности его к действию. При обрыве одного из поездных проводов соответствующая контрольная лампа на сигнализаторе погаснет, при этом переменный ток пройти через катушки вентилей ВО и ВТ не может, так как их сопротивление для переменного тока очень велико. Отсутствие сигнального огня на одной из ламп сигнализатора служит для машиниста указанием для перехода на пневматический тормоз, что осуществляется простым отключением главного выключателя. Перекрыша. Третье положение крана машиниста, так называемое перекрыша или подготовительное, является промежуточным между поездным и тормозным положениями и необходимо на кране для того, чтобы машинист мог при торможении и отпуске регулировать степень заполнения тормозных цилиндров сжатым воздухом. При третьем положении рукоятки крана машиниста тормозная магистраль, как уже отмечалось, отсоединяется от главного резервуара; при этом включается электромагнитный контактор 9, который подключает первый провод к турбогенератору и отключает его своей блокировкой от вторичной обмотки трансформатора. В результате постоянный ток протекает по цепи первого провода к катушкам вентилей ВО, которые возбуждаются и закрывают атмосферные отверстия рабочих камер электровоздухораспределителей. В конце поезда, на последнем вагоне, первый провод соединён с четвёртым и пятым проводами, по цепи которых постоянный ток подводится к двум сигнальным лампам, а также к одной из катушек срывного клапана. Таким образом, контроль за состоянием поездных проводов при третьем положении не прекращается, так как вместо переменного тока лампы питаются постоянным током. Исправность второго и третьего провода на положении перекрыша попрежнему контролируется переменным током. Торможение. Торможение поезда электропневматическим тормозом осуществляется так же, как и пневматическим, постановкой рукоятки крана машиниста в тормозное положение. В этом случае включается электромагнитный контактор 10; провод 2 электрической схемы, также как и провод /, оказывается под напряжением постоянного тока. Переменный ток блокировкой этого контактора отключается. В результате все катушки вентилей ВТ возбуждаются, и сжатый воздух начинает заполнять рабочие камеры. Дальнейшая работа электровоздухораспределителей протекает, как описано выше. Как только поршни тормозных цилиндров начнут перемещаться, средняя лампа сигнализатора —• зелёного цвета — погаснет, так как блокировки тормозных цилиндров БТЦ разомкнут цепь пятого провода. Вновь эта лампа загорится только тогда, когда все тормозные цилиндры будут находиться в отпущенном состоянии и все блокировки БТЦ замкнутся. Достаточно одному тормозному цилиндру остаться в заторможённом положении, зелёная лампа гореть не будет. Возможность контроля отпуска тормозных цилиндров является ценным преимуществом электропневматического тормоза, так как благодаря этому исключается отправление поезда с заторможёнными колёсными парами, что иногда имеет место при пневматических тормозах. Отпуск. Отпуск электропневматического тормоза производится путём снятия напряжения с первого провода постановкой рукоятки крана машиниста во второе или первое положение. В этом случае рабочие камеры электровоздухораспределителей соединяются с атмосферой, и в результате прогиба диафрагмы кверху сжатый воздух из тормозных цилиндров через пустотелый клапан выходит в атмо
сферу. Однако зарядка тормоза должна производиться только при первом положении ручки крана машиниста, что ускоряет процесс заполнения запасных резервуаров сжатым воздухом и гарантирует отпуск пневматических тормозов на вагонах, не оборудованных электропневматическим тормозом и прицепленных в конце состава.

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?

Уравновешивание вращающихся деталей колеса осуществляется довольно просто. А каким образом уравновешивают силы инерции поршня, штока ползуна и ведущего дышла, если они совершают более сложные движения? Закон изменения сил инерции этих деталей, особенно ведущего дышла, настолько сложен, что их уравновесить полностью противовесами, располагаемыми на колёсах, не удаётся. Конструкторы имеют возможность уравновесить только те силы инерции, закон изменения которых одинаков с законом изменения сил инерции противовесов. Поэтому уравновесить действие горизонтальных сил инерции намного труднее. Главная причина заключается в том, что горизонтальная составляющая указанной силы инерции весьма велика и закон её изменения не совпадает с законом изменения силы инерции противовеса: она почти в 4—5 раз превышает величину вертикальной составляющей силы инерции. Но это не значит, что её оставляют полно-стью неуравновешенной. Указанный выше вертикально уравновешивающий противовес при горизонтальном расположении уравновешивает часть горизонтальной силы инерции, воспринимаемой пальцем кривошипа. Таким образом, после постановки вертикального противовеса остаётся в рассматриваемом примере неуравновешенной горизонтальная составляющая силы инерции, равная 50—12 = 38 т. Для ослабления действия оставшейся горизонтальной силы добавляются дополнительные противовесы (избыточные противовесы). Избыточные противовесы устанавливаются, на всех движущих колёсах и вызывают дополнительный перегруз и разгруз рельсов. Поэтому вес избыточных противовесов не может превышать определённой величины; эта величина рассчитывается так, чтобы центробежная сила избыточных противовесов была не более V3 статической нагрузки колеса на рельс при максимальной (конструкционной) скорости паровоза. Конструктор, зная величину сил инерции движущего механизма, действующих на палец кривошипа, может подсчитать необходимый вес противовесов для их частичного уравновешивания. Оказывается, что^эти противовесы не могут быть размещены полностью только на ведущем колесе: для их размещения места там не всегда хватает. Поэтому поступают так: вертикальную составляющую силы инерции движущего механизма уравновешивают вертикальным уравновешивающим противовесом, целиком размещаемым в ведущем колесе, а горизонтальную составляющую частично уравновешивают вертикально уравновешивающим и избыточным противовесами, равномерно размещаемыми в сцепных колёсах. Так стремятся уравновесить силы инерции пальцев кривошипов, дышел, контркривошипов и частей кулисных тяг. Таким образом, паровоз не напрасно везёт на колёсах «увесистые грузы» — они в значительной степени помогают созданию плавного хода паровоза. Полностью уравновесить переменные силы инерции поршневой группы деталей постоянными центробежными силами вращающихся противовесов невозможно. Вследствие неполного уравновешивания горизонтальной составляющей силы инерции машины паровоз во время движения испытывает виляние и подёргивание. Стремление достичь наибольшего уравновешивания сил инерции паровой машины привело конструкторов к мысли создать машину паровоза с поршнями, движущимися навстречу друг другу. В этой ^оригинальной конструкции, разработанной инженерами

Ворошиловградского завода им. Октябрьской революции в 1948 г., паровые цилиндры расположены посередине рамы паровоза (фиг. 141) над колёсами в отличие от обычного размещения их в передней части рамы паровоза. Поршни, шатуны и кривошипы расположены один против другого и движутся в разные стороны, чем создаётся почти полная уравновешенность сил инерции движущего механизма, а следовательно, более спокойный ход паровоза. Это снижает динамическое воздействие паровоза на путь по сравнению с паровозами обычного типа. Та же идея наиболее полного уравновешивания паровой машины заложена в конструкцию машин многоцилиндровых паровозов (т. е. паровозов с тремя и четырьмя цилиндрами).