Паровозыжелезнодорожный транспорт

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.

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

Поверхность любой детали машины даже после самой тщательной обработки (например притирки по плите) имеет мельчайшие неровности, измеряемые тысячными долями миллиметра. При относительном перемещении одной детали машины по другой вершины неровностей задевают друг за друга и оказывают сопротивление движению. Сопротивление движению, обусловленное неровностями соприкасающихся поверхностей, называют трением. По современным представлениям трение обусловливается как механическими, так и молекулярными силами. Опытными наблюдениями установлено: чем с большей силой прижимается одна поверхность к другой, тем большее усилие необходимо для преодоления сил трения. Величина сил трения зависит от состояния трущихся поверхностей. Чем грубее обработаны поверхности соприкасающихся тел, тем больше трение; чем тщательнее они обработаны, тем меньше трение. Однако при определённой степени гладкости трение между соприкасающимися поверхностями не уменьшается, а, наоборот, увеличивается. Это объясняется тем, что у гладких поверхностей увеличивается число точек соприкосновения и сила сцепления между молекулами трущихся тел возрастает. Сила сопротивления, которая препятствует перемещению соприкасающихся тел, называется силой трения. При взаимном перемещении трущихся тел часть выступающих неровностей (зубцов) на их соприкасающихся поверхностях сминается и срезается. Вследствие этого происходит износ деталей машин, сопровождающийся их нагревом, на что затрачивается некоторое количество энергии. В подвижном составе очень много трущихся деталей, на преодоление трения которых расходуется часть мощности паровоза. Любопытно отметить, что на преодоление трения в буксах состава локомотив затрачивает примерно V4 часть развиваемой им мощности. Полностью устранить трение нельзя, но можно его уменьшить, искусственно разделив трущиеся поверхности между собой масляной плёнкой (слоем смазки), которая не позволяет неровностям задевать друг задруга. В этом случае сухое трение деталей машины заменяется трением частиц смазкн друг о друга и трением металлических частиц о смазку. Но смазка не только уменьшает трение (например при жидкостном трении на 90% по сравнению с сухим), но и отводит тепло от трущихся деталей, что очень важно, так как нагревание вызывает их повреждение. Умень-ПрВерхкость детали шению трения способст. вует также замена подшипников скольжения подшипниками качения (шариковые, роликовые, игольчатые). Если трущиеся поверхности разделены масляной плёнкой,касание вершин неровностей исключается. Такое трение называется жидкостным (фиг. 142). Если слой смазки недостаточен, то он не в состоянии полностью отделить соприкасающиеся поверхности, и в этом случае наряду с жидкостным трением будет иметь место и сухое. Такого рода трение называют полужидкостным, или полусухим. Как уже указывалось (см. стр. 162), полусухое трение появляется между шейками осей и подшипниками при начале движения поезда, так как во время стоянки масляная плёнка выдавливается из-под подшипников. Но не всегда трение мешает работе механизмов, не во всех случаях стремятся его уменьшить. Например, при торможении поезда полезно увеличивать трение между тормозными колодками и бандажами колёс.

Тип паровоза определяет систему его экипажа, т. е. число и расположение осей (колёсных пар) и конструкцию рамы (жёсткая, сочленённая). Паровоз может иметь несколько движущих колёсных пар и поддерживающие и бегунковые колёсные пары. Число всех осей и их расположение относительно друг друга .для наглядности изображается цифрами, разделёнными чёрточками •(например 1-5-1). Первая цифра обозначает число передних бегунковых осей, вторая — число осей движущих (сцепных) и третья — число задних поддерживающих осей. Если бегунковых или поддерживающих осей нет, ставятся на соответствующие места нули. Например, если паровоз имеет только пять сцепных колёсных пар и ни одной поддерживающей и бегун-ковой, пишется 0-5-0 (см. также стр. 246). Распространённый на наших железных дорогах грузовой паровоз серии Л обозначается 1-5-0, т. е. он имеет одну бегунковую и пять движущих колёсных пар. Пассажирские паровозы, выпускаемые Коломенским заводом., имеют обозначение 2-4-2. Из обозначения следует, что впереди паровоза помещены две бегунковые колёсные пары, а сзади — две поддерживающие. Движущих осей — четыре. Если речь идёт о сочленённом паровозе, имеющем, например^, восемь движущих осей (по четыре в каждой раме), одну бегунковую-и две поддерживающих оси, то такой локомотив получит обозначение 1-4 +4-2, где знак + говорит о сочленении двух экипажей. В США и Англии тип паровоза определяется числом колёс, а не* осей, например, паровоз типа 1-5-0 серии Л в этих странах, обозначается 2-10-0; паровоз типа 1-5-1 серии ФД получит обозначение 2-10-2. В Германии число движущих осей обозначается прописными буквами соответственно алфавиту, так, обозначение 1Е равнозначно типу 1-5-0, а обозначение 1Е1 расшифровывается как тип 1-5-1:; при этом чёрточки между цифрами и буквами не ставятся. Такая простейшая классификация паровозов по числу и расположению колёсных пар и даёт полное представление о типе паровоза.. Если же известна ещё и нагрузка на движущие оси, то судят о размерах и мощности локомотива. Вот почему, когда хотят узнать тип-паровоза, то прежде всего интересуются числом осей и их расположением. Дополнительной классификацией паровоза является серия. Под серией понимают группу паровозов одного и того же типа,, построенных по одинаковым чертежам, но отличающихся между собой лишь конструктивными изменениями отдельных узлов (диаметром колёсных пар, устройством пароперегревателя, способом постановки связей и т. д.). Обозначать серию условились одной или двумя-заглавными буквами русского алфавита. Например, мощным пассажирским и грузовым паровозам присвоена серия ИС—Иосиф’ Сталин и ФД— Феликс Дзержинский. Иногда к заглавной букве добавляется индекс, например, Эр ,., ФДМ , Эу . В данном случае индексы обозначают: р — реконструированный, м — модернизированный, у — усиленный. Распространённым на наших дорогах пассажирским паровозом; является паровоз типа 1-3-1. Этому паровозу впервые была присвоена серия С, а затем серия Св , С, Сум. Заглавная буква С дана в честь Сормовского завода, который ещё в 1911 г. построил1 новый для того времени паровоз этого типа. Буква у говорит о том, что в дальнейшем паровозы этой серии были усилены,, буквы ум — усилены и модернизированы. Первенцу послевоенной пятилетки, грузовому паровозу типа? 1-5-0, присвоена серия Л —по первой букве фамилии главного кон-, структора Лебедянского Л. С.

Устройство паровой машины (фиг. 27) подчинено задаче — с наибольшей выгодой преобразовать тепловую энергию пара, созданного в котле, в механическую энергию вращения колёс. Основной частью паровой машины являются цилиндры. Почти на всех паровозах установлено два паровых цилиндра. Размещены они в передней части локомотива, по обе стороны рамы. Для того чтобы при небольших размерах цилиндров получить большую мощность (3 ООО — 3 500 л. с), паровая машина выполняется по принципу двойного действия: пар впускается не с одной стороны поршня, а попеременно с двух сторон. Прежде чем попасть в цилиндры, пар поступает в золотниковые коробки, называемые так потому, что внутри каждой из них находится золот-н и к. Золотник — распределитель пара — осуществляет автоматический впуск свежего пара в цилиндр и выпуск отработавшего. Движение золотников точно согласовано с движением поршней благодаря особому механизму, называемому парораспределитель и ы м. Пар совершает в цилиндре непрерывную работу: поступая в цилиндры попеременно то с передней стороны поршня, то с задней, он заставляет поршень перемещаться то в одну, то в другую сторону. Чтобы использовать работу пара для перемещения паровоза, нужно возвратно-поступательное движение поршней в обоих цилиндрах преобразовать во вращательное движение колёс. Для этой цели служит передаточный механизм, называемый шатунио-кривошипным. Шатунно – кривошипный механизм размещается с каждой стороны паровоза; он состоит из следующих деталей: поршней, ползунов, шатунов (ведущих дышел) и колёсной пары1. Движение поршня через ползун непосредственно передаётся ведущему дышлу, которое и приводит во вращение колёсную пару. Ведущее дышло связано с колесом через палец кривошипа, запрессованный в тело колеса. Все колёсные пары соединяют (спаривают) друг с другом. Делается это для того, чтобы увеличить силу тяги паровоза. Соединение 1 Под колёсной парой понимается ось и наглухо насаженные (напрессованные) на неё два колеса.

колёсных пар осуществляется несколькими сцепными дышлами. Все спаренные сцепные колёсные пары называются движущими, а одна из них, связанная ведущим дышлом с поршнем паровой машины, называется ведущей. Большинства паровозов имеет 3—5 движущих колёсных пар. Система деталей — поршней, ползунов, ведущих и сцепных дышел, колёсных пар с пальцами кривошипов образует движущий механизм паровоза. Таким образом, к паровой машине относятся: 1) цилиндры, 2) парораспределительный механизм и 3) движущий’ механизм.

Меняющееся давление пара в каждой полости цилиндра «в зависимости от положения поршня можно определить прибором, называемым индикатором. Рассмотрим его устройство и действие на упрощённой схеме (фиг. 99). В крышке парового цилиндра просверлено небольшое отверстие, к которому присоединена трубка. Внутри трубки помещены карандаш поршенёк со штоком и пру-

жинка. На конце штока укреплён пишущий наконечник (карандаш), упирающийся своим остриём в полоску бумаги. С помощью рычага бумага приводится в движение от поршня. Если в полость, к которой присоединён индикатор, впустить пар, давление внутри трубки прибора будет равно давлению пара внутри цилиндра (см. фиг. 99, левая полость цилиндра). Фиг.-99.^Упрощённая схема инди- При изменении давления катора карандаш будет пропорцио- нально этому давлению двигаться по бумаге вверх или вниз, а бумага в зависимости от движения поршня будет двигаться вправо или влево. В результате сложения этих движений карандаш вычертит на бумаге замкнутую диаграмму зависимости давления в цилиндре паровой машины от хода поршня. Такая диаграмма называется индикаторной. Она позволяет судить о правильности протекания каждого рабочего процесса, с которыми мы уже познакомились в предыдущей главе. Перед тем как снять индикаторную диаграмму, на бумаге .(в современных индикаторах бумажная лента накручивается на вращающийся барабан, связанный с поршнем специальным ходо-уменьшителем) проводится так называемая атмосферная линия (см. пунктирную линию на фиг. 99). Как показывает само название, атмосферная линия изображает давление окружающей среды. Любая вертикальная линия, проведённая в пределах контура диаграммы, будет соответствовать давлению пара при определённом положении поршня, а горизонтальная — объёму цилиндра или расстоянию, на которое перемещается поршень. На фиг. 100 показаны характерные для паровозной машины индикаторные диаграммы для передней и задней полостей одного цилиндра. В исправной машине с точным парораспределением обе диаграммы должны быть одинаковыми. На индикаторных диаграммах, изображённых на фиг. 100, довольно чётко видны все шесть периодов парораспределения: от точки 6 до точки / происходит предварение впуска, от точки 1 до точки 2 — впуск пара, от точки 2 до точки 3 — расширение, от точки 3 до точки 4 — предварение выпуска, от точки 4 до точки 5— выталкивание и от точки 5 до точки 6— сжатие пара. Площадь индикаторной диаграммы, очерченная карандашом индикатора, выражает в определённом масштабе не что иное, как работу пара, которую он совершает в цилиндре при движении поршня в одну сторону. Но так как паровая машина паровоза — машина двойного действия, то очевидно, что такую же работу произведёт пар, впущенный и в другую полость цилиндра. Следовательно, полная работа пара за два хода поршня будет равна сумме площадей индикаторных диаграмм каждой полости. Во время перемещения поршня давление пара в рабочей полости цилиндра изменяется от максимума до минимума, поэтому работу пара в цилиндрах подсчитывают по средней величине его давления за весь ход поршня. Это давление, величина которого условно принята постоянной, называется средним индикаторным давлением. Оно будет тем больше, чем больше степень наполнения (отсечка)

цилиндра, и тем меньше, чем меньше отсечка при одной и той же скорости. Иными словами, среднее индикаторное давление будет зависеть от продолжительности впуска. Если среднее индикаторное давление умножить на площадь поршня, то получим среднюю силу, приложенную к поршню. Если теперь эту силу умножить на расстояние, проходимое поршнем, то найдём работу, которую совершит пар, действующий на поршень за один его ход в одной полости цилиндра. Очевидно, что работа пара в обоих цилиндрах паровой машины будет вчетверо больше (пар действует в обеих полостях цилиндра, а цилиндров у паровоза обычно два). Поясним это примером. Пусть среднее индикаторное давление равно 8,5 кг/см*, а площадь поршня 3 416,6 см2. Тогда сила давления на поршень (средняя) определится так: 8,5 X 3 416,6 = 29041 кг. Пусть ход поршня равен 80 см, или 0,8 м. Работа, которую произведёт пар при движении поршня из одного крайнего положения в другое, будет равна произведению силы на путь её действия, т. е. на ход поршня: 29 041 х 0,8 = 23 232,8 кгм. За два хода поршня работа будет в два раза больше, т. е. 23 232,8 х 2 = 46 465,6 кгм. В двух цилин
драх работа

Сцепление колёс с рельсами не позволяет колёсам вращаться на одном месте (боксовать). Пока усилие пара на поршень соответствует максимальной силе сцепления, колёса будут катиться’по рельсам и перемещать паровоз. Но едва лишь оно превысит максимальную силу сцепления, как колёса начнут проскальзывать или будут вращаться на одном месте (боксовать). В этом случае движение паровоза вперёд может прекратиться. Поэтому сила тяги по машине не должна быть больше силы тяги по сцеплению. Конструкторы в своих расчётах всегда стремятся максимально использовать сцепление колёс с рельсами. Чем оно больше, тем больше сила тяги паровоза. Между силой тяги паровоза и сцепным весом установлена определённая зависимость. В момент трогания паровоза (т. е когда скорость его близка нулю) сила тяги (сила сцепления) каждой колёсной пары будет примерно в четыре раза меньше той нагрузки, которую колёсная пара передаёт на рельс. Если сцепной вес Рк паровоза, имеющего, например, пять сцепных колёсных пар, равен 100 т, то на каждую колёсную пару (при равномерном распределении нагрузки) приходится 20 т (20 000 кг). Значит, сила тяги одной колёсной пары будет равна 20:4 = 5/п(5 000 кг), а сила тяги FK пяти колёсных пар — 2Щт (25 000 кг). Из сказанного можно сделать такой вывод: если наибольшую-силу тяги FK разделить на сцепной вес Рк паровоза, то получим число, которое называется коэффициентом сцепления (обозначается фк). Например, в нашем случае коэффициент сцепле* ния равен фя =25 000: 100 000 = 0,25. Иными словами, коэффициентом сцепления называется отношение наибольшей силь1 тяги паровоза при отсутствии боксования к сцепному весу паровоза. Вес паровоза можно считать величиной постоянной. Значит сила тяги зависит от коэффициента сцепления. Чем больше коэффициент сцепления, тем лучше используется сцепной вес паровоза, тем большую силу тяги он может развить. На практике величина коэффициента сцепления колеблется в широких пределах и главным образом зависит от состояния и степени износа поверхностей рельсов и бандажей, искусства машиниста управлять паровозом, скорости его движения и т. д. Из всех возможных значений коэффициента сцепления в расчётах принимается то его значение, которое позволяет реализовать наибольшую силу тяги. Итак, сила тяги паровоза не может быть больше силы сцепления движущих колёс с рельсами. Таков закон сцепления — важнейший закон движения локомотива. Большая сила тяги позволяет возить более тяжёлые поезда. Так, например, если при коэффициенте сцепления 0,24 паровоз может вести состав весом 3 000 т, то при коэффициенте сцепления 0,25 паровоз способен вести состав весом 3 125 т, т. е. на 125 т больше. Иначе говоря, даже незначительное (на одну сотую) повышение коэффициента сцепления позволяет значительно повысить вес состава. Что может дать повышение коэффициента сцепления? Предположим, что по однопутной линии пропускается 24 пары грузовых поездов. Следовательно, в нашем примере, в первом случае по линии может быть за сутки перевезено грузов 24 • 3 000 = = 72 000 т брутто, а во втором случае 24-3 125 = 75000 т, т. е. на 3 800 т брутто больше в каждом направлении. Иными словами, только за счёт повышения коэффициента сцепления пропускная способность линии может быть увеличена более чем на один поезд. Большинство машинистов наших железных дорог водит поезда, вес которых на 15—20% превышает нормы, а машинисты, в совершенстве владеющие искусством скоростного вождения тяжеловесных поездов, водят поезда полуторного и даже двойного веса. В 1954 г. по сети железных дорог прошло более 2 млн. тяжеловесных поездов, в которых перевезено сверх нормы свыше 700 млн. т грузов, а за первое полугодие 1955 г. около 400 млн. т. Передовые машинисты-тяжеловесники на деле доказали возможность значительного увеличения коэффициента сцепления. Они постоянно вносят существенные поправки в технические нормы веса и скорости поездов, утверждая новые, прогрессивные нормы, и тем самым способствуют более эффективному использованию мощности паровозов.

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.

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,