Паровозыжелезнодорожный транспорт

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

Если не принять надлежащей предосторожности против уноса в дымовую трубу раскалённых частиц твёрдого топлива (искр), то часть их размером до 8 мм, а иногда и больше, подхваченная ветром, может подняться на значительную высоту (до 50 м) и в горящем состоянии опуститься в радиусе более чем 15 м. Такоеискро-падение может быть причиной пожаров, так как температура крупных искр достигает почти 900°. Вот почему в Правилах технической эксплуатации железных дорог записано: «На каждом паровозе с дровяным или угольным топливом должны быть вполне исправные искроуловительные или искрогасительные приборы». Простейшее устройство для улавливания крупных искр выполняется в виде искроудерживающей сетки, устанавливаемой в дымовой коробке между Вертикальный сплошной шт и дымовой конусом трубой. Газы сгорания не могут попасть в дымовую трубу иначе, как через сетку, препятствующую проходу крупных искр. В результате удара о сетку часть искр отскакивает от неё, дробится и скапливается на дне дымовой коробки. Однако при таком устройстве приходится часто очищать дымовую коробку от изгари; сетки быстро перегорают и угольки. На современных мощных паровозах, в топках которых сжигается в единицу времени большое количество топлива, ставятся так называемые щитковые приборы. Эти приборы не только улавливают искры, но и частично дробят и измельчают их до размеров менее 1 мм, при которых искры не опасны в пожарном отношении. Хорошо ли это? И да, и нет. Хорошо, потому что отпадает надобность производить очистку дымовой коробки. Плохо, потому что в трубу безвозвратно вылетает много изгари, т. е. теряется значительное количество тепла. А ведь при смешении с углём собранную изгарь можно снова использовать для отопления паровозов. Рассмотрим устройство щиткового (дефлекторного) искрогасителя паровоза серии Л. Он состоит из вертикального и горизонтального щитов, соединённых между собой под прямым углом (фиг. 57). К горизонтальному сплошному щиту прикрепляется плохо задерживают крупные горящие
с наклоном искроудерживающая сетка, а на их стыке щиток-отражатель, который отклоняет газовый поток книзу. Таким образом, поток газов, выходя из жаровых и дымогарных труб, на своём пути огибает ряд щитов — фронтонный лист, щиток – отражатель и, наконец, через сетку устремляется к струе пара, выходящей из конуса. Этот прибор значительно повышает сопротивление газового тракта и в то же время не обе спечивает полностью искрогашения. Несмотря на кажущуюся простоту надёжная конструкция прибора для борьбы с искрами до сих пор ещё не создана, хотя предложений по этому вопросу имеется много. Некоторые из приборов находятся сейчас в стадии испытаний: например, знакомый нам газовый паросу-шитель (см. фиг. 50), который не только осушает насыщенный пар, но и «по совместительству» гасит искры. Посмотрим теперь, как конструкторы борются с дымом. Смесь дыма с паром, вылетающая из дымовой трубы,— нежелательный, но, к сожалению, почти постоянный спутник паровоза. Застилая окна будки машиниста, дым ухудшает видимость пути и путевых сигналов. Избавиться от дыма нельзя, зато можно прекратить или, во всяком случае, ослабить задымление окон будки машиниста. Делаются попытки поднять дым над паровозом силой встречного ветра. Для этого с боков дымовой коробки ставят вертикальные дымоотбойные щиты (фиг. 58). При таком расположении щитов поток встречного воздуха на быстром ходу паровоза двигается кверху, увлекая за собой дым, вылетающий из трубы.

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

При интенсивной работе современный мощный паровоз расходует только за один час 20 ООО— 25 ООО кг воды и до 5 ООО кг угля. Но где же разместить запасы воды и топлива, которых хватило хотя бы на несколько часов непрерывной работы паровоза? Установить громадные баки для воды и бункера для угля на самом паровозе, конечно, невозможно, так как размеры паровоза при этом выйдут за пределы габарита 1 подвижного состава. Для размещения запасов воды, топлива, а также смазки к паровозу прицепляется отдельная повозка, называемая тендером. На фиг. 32 изображён общий вид, а на фиг. 33 приведена схема устройства шестиосного тендера. Тендеры паровозов большой мощности (2 500—3 ООО л. с.) имеют водяные баки, ёмкость которых доходит до 50 м3\ это целое водохранилище глубиной более 2 м. Запас воды в восьмиосных тендерах новейших грузовых паровозов, построенных Коломенским заводом, достигает почти 60 т. Для удобства наблюдения за уровнем воды водяные баки.снабжены указателями поплавкового типа; шкала указателя вынесена в контрбудку (см. ниже). 1 Габаритом называется предельное поперечное очертание подвижного состава. Все выступающие детали паровоза должны помещаться внутри габарита, иначе при движении паровоз^ может зацепиться, например, за мостовую ферму, тоннель, высокую платформу или другое сооружение. В тендере помещается свыше 20 т топлива. Есть тендеры, в кото» рые загружают 35 т топлива.

Основными частями тендера являются водяной бак с угольным бункером, рама и тележки. Запас угля -25 т

Фиг. 33. Схема устройства шестиосиого тендера Водяному баку придаётся П-образная форма (см. нижнюю проекцию, фиг. 33). Такая форма оказывается наиболее удобной ддв совместного размещения воды и топлива. Водяной бак разделён перегородками с отверстиями на ряд отсеков. Отверстия в соседних перегородках, как это видно на фиг. 33, смещены относительно друг друга. Перегородки смягчают удары от колебания воды при движении паровоза, особенно при внезапных изменениях скорости (например при резком торможении). В средней части тендера размещён бункер для топлива. Задняя и боковые стенки угольного бункера наклонные. Это способствует ссыпанию угля на дно бункера и в корыто углеподатчика.

Фиг. 34. Танк-паровоз Конструкторы изыскивают способы максимально снизить собственный вес тендера, не уменьшая его объёма: чем меньше вес порожнего тендера, тем большее количество топлива и воды можно в него загрузить, не превышая допускаемых нагрузок на рельс. Тендер — неотъемлемая часть магистрального паровоза. Некоторые же паровозы, работающие в пределах станции или завода, не имеют отдельного тендера. Это бестендерные или так называемые танк-паровозы (фиг. 34). Небольшие баки для воды на танк-паровозах размещены обычно по бокам котла паровоза, а ящики для угля — в будке машиниста. Будка машиниста — это помещение, где находится паровозная бригада: машинист, его помощник и кочегар; здесь размещены все приборы и приводы механизмов для управления паровозом. Будка машиниста укрепляется на топке котла. Задняя часть будки — контрбудка — укреплена на тендере; в ней помещается лоток для угля, необходимого при отоплении паровоза вручную. Лобовой лист кожуха топки, «дышащий» зноем, находится непосредственно в будке. Это создаёт неблагоприятные условия для работы паровозных бригад. Чтобы облегчить труд людей, работающих на паровозе, конструкторы и строители паровозов внесли в устройство будки ряд изменений. Будка машиниста пассажирского паровоза, показанного на фиг. 8, — это просторное светлое помещение, размеры которого (объём и рабочая площадь) больше будок многих других отечественных паровозов.

Фнг. 35. Будка машиниста современного паровоза (внутренний вид) Будка, внутренний вид которой представлен на фиг. 35, имеет шесть больших окон: четыре в боковых стенках и два в передней стенке. Помимо этого, поток дневного света вливается в помещение сверху, через световые фонари. Переднее правое стекло оборудовано стеклообогревателем, благодаря которому оно не замерзает даже в самые сильные морозы, а от снега, дождя и пыли стекло очищается пневматическим стеклоочистителем автомобильного типа — «дворнико
м». В будке шесть сидений
, из них четыре откидных. Кресло для машиниста установлено, как обычно, справа, для помощника — слева. Паровое отопление даёт возможность в суровое зимнее время поддерживать в будке необходимую температуру воздуха. Для удаления воздуха, загрязнённого топочными газами и пылью, в потолке будки установлены два вентиляционных люка. Кроме общей вентиляции, применена также местная вытяжная вентиляция в виде специальных вытяжных люков, размещённых против рабочих мест машиниста и его помощника. Будка отделяется от контрбудки раздвижными двухстворчатыми дверями, которые препятствуют прониканию угольной пыли из тендера в будку. Очень важное значение для работы паровозной бригады имеет искусственное освещение контрольных и измерительных приборов. В новейших будках лампочки установлены в отдельные кожуха, снабжённые щелями, которые направлены в сторону того или иного прибора. Благодаря этому в будке создаётся полумрак, обеспечивающий хорошую видимость не только приборов, но и путевых сигналов. Это так называемое рабочее освещение, оно применяется в пути при следовании паровоза. На стоянках включаются плафоны для освещения всей будки. Таким образом в будках новейших паровозов устраивается двух-режимное комбинированное освещение. Будка современного паровоза радиофицирована. Радиоустановка позволяет машинисту в любой момент связаться с диспетчером участка. При конструировании будок большое внимание уделяется их отделке. Внутри помещение обшито тепловлагостойкой фанерой. Между внутренней и наружной обшивками проходят трубопроводы для обогрева будки. Воздушная прослойка между внутренними и наружными стенками зимой сохраняет тепло внутри будки, а летом препятствует прониканию жары извне: воздух, как известно, является плохим проводником тепла. Перечисленные усовершенствования в будках новейших паровозов наряду с применением механической подачи угля в топку, механической прокачки колосников и других механизмов, значительно улучшили условия труда паровозной бригады.

Прежде чем перейти к рассмотрению явлений, связан- фиг_ 41_ Схема переДачи тепла воде ных с образованием пара в через стенку огневой коробки паровозном котле, остановимся сначала на особенностях парообразования в открытом сосуде, когда давление на поверхности воды равно атмосферному. Молекулы воды, как и всех веществ в природе, всегда находятся в движении: одни молекулы двигаются быстрее, другие — медленнее. Молекулы, которые двигаются с наибольшей скоростью, преодолевают силы молекулярного сцепления и выносятся в атмосферу. Оторвавшись от воды и попав в окружающий воздух, молекулы воды образуют водяной пар. Скорость движения молекул, находящихся в парообразном состоянии, больше скорости движения молекул воды. Расстояние между молекулами воды при переходе её в парообразное состояние увеличивается, вследствие чего объём 1 кг пара во много раз больше объёма 1 кг воды; при атмосферном давлении 1 кг пара занимает объём в 1 650 раз больше того объёма воды, из которой он получился (фиг. 42). Процесс перехода воды в парообразное состояние называется испарением. Так как молекулы жидкости всегда находятся в движении, то испарение её имеет место при любой температуре. Испарение можно наблюдать в природе: туман, облака и тучи — результат испарения воды с поверхности рек, озёр, морей. Однако без нагревания переход воды в пар происходит очень медленно. Чем сильнее нагрето тело, тем быстрее движение молекул «…теплота состоит во внутреннем движении материи», — писал свыше двухсот лет назад великий русский учёный М. В. Ломоносов.

С возрастанием температуры число молекул, двигающихся с наибольшей скоростью, увеличивается, а поэтому процесс испарения усиливается. Тепло, сообщаемое воде, расходуется на работу по

Фиг. 42. Сухой насыщенный пар при 1 ата, полученный из 1 л воды, займёт бак объёмом 1 650 л преодолению сил молекулярного сцепления в воде и сил давления атмосферного воздуха, который давит на поверхность воды и тем самым препятствует выходу пара в атмосферу.

На железнодорожном подвижном составе применяются рессоры разнообразных конструкций. Несмотря на это принцип их действия одинаков. Рессоры должны обладать двумя основными качествами: большой упругостью и высокой прочностью. Чтобы понять, как работает рессора, отбратимся к фиг. 114, а. Здесь изображена прямоугольная стальная пластинка АВ, опирающаяся посередине на призму. К концам пластинки подвешен груз Д, вес которого заставляет пластинку прогнуться (см. пунктир). В каждом сечении изогнутая пластинка будет испытывать разные напряжения. Чем ближе сечение к призме, т. е. к месту закрепления, тем больше напряжение; чем дальше от места закрепления, тем меньше напряжение. Для того чтобы пластинка имела одинаковые напряжения во всех сечениях, ей необходимо придать форму ромба АБВГ (фиг. 114, б). Если опереть такой ромб посередине на призму и подвесить по концам его груз, то ромб окажется жёстче прямоугольной пластинки; в любом сечении его (аа, бб и т. д.) будут примерно одинаковые напряжения. Такие пластинки в форме ромбов относятся к телам, которые носят название тел равного сопротивления при изгибе. Знание закона распределения напряжений подсказывает нам и ромбообраз-ную форму листов для рессоры. Но ромбообразные листы невозможно применять в паровозных рессорах из-за слишком большой ширины их. Чтобы ширина рессоры была небольшой и в то же время сохранились качества ромбообразного листа, достаточно его разрезать на несколько равных частей (линии разреза проведены на фиг. 114, б). Затем полученные пластины соединяются попарно (в нашем примере 2—2,3—3,4—4,5—5 и 6—6) и накладываются друг на друга с таким расчётом, чтобы наверху была самая длинная и широкая пластина 1, а под ней остальные сдвоенные, более короткие (фиг. 114, в). Количество листов в рессоре выбирается в зависимости от их размеров и от величины нагрузки. Пригнанные таким образом полосы посередине охватываются хомутом. В действительности рессоры изготовляют из целых полос. Благодаря своей особой форме листовая рессора способна выдерживать нагрузку на изгиб, превышающую в десятки раз её собственный вес. Величина, на которую прогибает» ся рессора под действием груза в 1 т, называется гибкостью рессоры. Гибкость — важнейшая характеристика упругих свойств рессоры. Чем больше сможет прогнуться рессора под нагрузкой, тем она мягче, чем меньше, — тем жёстче. От гибкости рессор зависит сила воздействия паровоза на путь. Более гибкие рессоры лучше смягчают воспринимаемые удары и толчки. Чтобы рессорное подвешивание было более гибким, листовые рессоры применяются совместно с пружинами— витыми или спиральными. Может случиться, что в то время как одна рессора воспринимает наибольшую нагрузку, другая рессора окажется полностью разгруженной. При этом колесо может приподняться и сойти с рельсов. Чтобы более равномерно распределить нагрузки между колёсами, отдельные рессоры соединяют между собой посредством так называемых балансиров (фиг. 115). Балансир напоминает коромысло: средней своей частью балансир опирается на специальные ножи или на валики, около которых он может качаться. К каждому балансиру посредством подвесок присоединяются смежные концы рессор двух соседних колёс. Вот почему действие удара от неровности пути на одну колёсную пару тотчас передаётся через балансиры соседней колёсной паре. От этого нагрузки колёс на рельсы и усилия, воспринимаемые отдельными рессорами, выравниваются. На паровозах рессоры с помощью подвижных балансиров (продольных и поперечных) объединяются между собой в группы. Если внимательно посмотреть на фиг. 115, то на ней можно увидеть три группы рессор, соединённых между собой балансирами. .Каждая из этих трёх групп независима одна от другой.

К первой группе относятся £ рессоры тележки и рессоры -двух передних колёсных пар, ко второй группе — рессоры ‘ трёх остальных колёсных пар, £ расположенных с правой сторо- I ны рамы, а к третьей группе— рессоры тех же колёсных пар, но расположенных с левой сто- % роны рамы.

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.

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.

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.

Если бы конструкторы спроектировали паровоз с большой силой тяги по сцепному весу и по котлу, но со слабой машиной, то такой паровоз оказался бы крайне неудачным. Он не смог бы реализовать наибольшие значения силы тяги по котлу и сцеплению из-за непреодолимого «барьера», создаваемого слабой паровой машиной. Избыток силы тяги по котлу и по сцепному весу оказался бы «мёртвым грузом», так как не оправдывался бы размерами паровой машины. Недостаточная мощность паровой машины по сравнению с мощным паровым котлом и большим сцепным весом паровоза не позволила бы такому паровозу развить силу тяги больше некоторой определённой величины, ограниченной размерами машины. Вот почему при расчёте основных размеров паровоза инженеры стараются выбрать такой вариант решения, который равным образом обеспечивал бы одновременную реализацию высокой силы тяги по сцеплению, силы тяги по котлу и силы тяги по машине (всех вместе). С помощью увеличителя сцепного веса на некоторых паровозах становится возможным привести в соответствие недостаточный сцепной вес с относительно мощным котлом и машиной. ГРАФИК СИЛЫ ТЯГИ Чтобы нагляднее представлять себе одновременно величины силы тяги по сцепному весу, котлу и машине в зависимости от скорости, пользуются так называемыми тяговыми характеристиками паровоза (графиками сил тяги). На таком графике (фиг. 134) нанесены кривые изменения силы тяги в зависимости от скорости для различных значений форси-ровок и отсечек. Из фиг. 134 видно, что чем выше форсировка при одной и той же скорости, тем больше сила тяги, но она не может быть выше силы тяги по сцеплению. Например, пользуясь графиком фиг. 134, можно определить, что при форсировке 70 кг/м2час и отсечке 0,6 паровозом может быть реализована сила тяги 20 200 кг. Скорость паровоза при этом будет 23,5 км/час. При той же форсировке, но при отсечке 0,4 сила тяги упадёт до 11 500 кг, но скорость паровоза увеличится до 50 км/час. Таким образом, пользуясь этим графиком, мы можем определить силу тяги паровоза, а следовательно, и вес поезда при различных режимах работы паровоза и его скорости. Кроме указанных графиков, строятся также графики и для определения расхода пара и топлива на единицу мощности в зависимости от различных режимов работы паровоза. Эти графики известны под названием расходных характеристик. Тяговые и расходные графики получаются в результате специальных испытаний паровозов. По ним судят о конструктивных и эксплуатационных качествах данного паровоза, сравнивают его с другими паровозами. Поэтому указанные графики часто называют паспортными характеристиками, а книжки, в которых они помещены, — паспортами паровозов.