Паровозыжелезнодорожный транспорт

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.

С помощью золотника осуществляется впуск пара в паровую машину и выпуск из неё. Чтобы понять назначение золотника, рассмотрим сначала принцип действия паровой машины на упрощённой схеме (фиг. 83). Внутри цилиндра находится поршень, который при помощи штока соединён в точке а с ползуном, скользящим по направляющим параллелей. Ползун соединён с ведущим дышлом (шатуном). В точке б шатун связан с кривошипом колеса. Таким образом шатунно-кривошипный механизм соединяет поршень паровой машины с колесом. Поэтому если начать двигать поршень, то вместе с ним придут в движение шток и соединённый с ним шатун, который посредством кривошипа заставит колесо вращаться. Шатун в данном случае будет выполнять примерно такую же роль, как рука человека, вращающая^ ручку швейной машины. Как поступает пар us кхтла в паровую машину

В паровой машине для перемещения поршня вперёд и назад используется энергия пара. Представим себе, что в цилиндре имеется четыре крана. Краны № 1 и № 2 помещены на паровпускных трубах, а краны М3и№ 4 на паровыпускных. К первым двум кранам подводится свежий пар из котла, а два вторых выпускают этот пар из цилиндра после того, как он уже совершит работу. , Если открыть впускной кран М 1 я выпускной кран М 4, то пар из котла через кран «М 1 устремится внутрь цилиндра и будет давить во все стороны, а значит, и на поршень, который начнёт перемещаться (см фиг. 83) слева направо. Воздух, выталкиваемый поршнем с другой его стороны, будет уходить в атмосферу через Полость отработавшего пара. открытый кран № 4. Таким образом, поршень переместится в крайнее (правое) положение. Чтобы изменить направление движения поршня на обратное, нужно закрыть краны № 1 и № 4 и открыть впускной кран Л2и выпускной кран № 3. Тогда через кран № 2 свежий пар будет поступать внутрь цилиндра и своим давлением перемещать поршень в крайнее (левое) положение. При этом поршень будет выталкивать через открытый край № 3 пар, оставшийся в левой полости цилиндра. на такой быстроходной В рассмотренном примере впуск пара в машину и выпуск пара из неё осуществляется при помощи четырёх кранов, открываемых и закрываемых вручную. Паровых машин с ручным распределением пара не существует, ибо открывать и закрывать краны рукой, конечно, невозможно, тем более машине, как паровоз. Почти на всех паровозах впуск и выпуск пара производятся с помощью золотникового парораспределительного механизма. При золотниковом парораспределении роль кранов выполняет золотник, причём впуск и выпуск пара осуществляются не по четырём каналам, а только по двум, так как поочерёдно через один и тот же канал пар то впускается в цилиндр, то выпускается из него. Для размещения золотника каждый паровой цилиндр имеет сверху золотниковую камеру, в которую запрессованы цилиндрические втулки с рядом окон для впуска и выпуска пара из цилиндра. Внутри втулок перемещается золотник, состоящий из двух дисков, насаженных на одном штоке. Такой золотник называется цилиндрическим (фиг. 84). Он установлен на всех современных паровозах, работающих перегретым паром. Раньше на паровозах устанавливались плоские золотники, иначе называемые коробчатыми (фиг. 85). Они имеют тот недостаток, что при работе машины пар, поступающий из котла в золотниковую коробку своим давлением сверху прижимает плоский золотник к плоскости скольжения (зеркалу). Поэтому золотник передвигается по зеркалу с большим трением, на преодоление которого расходуется значительная работа. При высокой температуре перегретого пара плоские золотники подвержены короблению. В настоящее время они встречаются на старых паровозах, работающих насыщенным паром.

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

После того как пар переместит поршень в крайнее положение, его нужно возможно быстрее выпустить из цилиндра, иначе, занимая всю полость цилиндра, отработавший пар будет оказывать противодействие (противодавление) обратному ходу поршня. Для освобождения цилиндра от отрабатавшего пара надо открыть паровое окно. А чтобы ускорить выпуск пара, окно открывают ещё до того, как поршень во время рабочего хода дойдёт до-крайнего положения. На первый взгляд это кажется невыгодным. В самом деле: зачем преждевременно выпускать из цилиндра пар, не потерявший своей энергии, ведь и без того дорог каждый кубический сантиметр пара? Приходится, однако, мириться с незначительной потерей энергии. Делается это для того, чтобы облегчить движение поршня в тот момент, когда он меняет направление на обратное. Поэтому перекрышу выпуска чаще всего делают отрицательной; в этом случае кромки золотника, осуществляющие выпуск пара, при среднем положении золотника не доходят до кромок паровых каналов на несколько миллиметров. Иногда перекрышу выпуска делают равной нулю. Процесс предварительного выпуска пара из цилиндра до того, как поршень придёт в крайнее положение, называют предварением выпуска, а величину, на которую золотник открыл окно для выпуска пара при крайнем положении поршня, называют линейным предварением выпуска. Таким образом, предварение выпуска облегчает движение поршня в начале нового хода, так как пар успевает почти полностью уйти из цилиндра. С этого момента остатки отработавшего пара, не успевшие удалиться за период предварения выпуска, выталкиваются поршнем из цилиндра в атмосферу. Выталкивание пара в атмосферу происходит до тех пор, пока золотник не перекроет окна. После этого поршень начнёт сжимать оставшийся в цилиндре пар. Сильно замедлить движение поршня этот пар уже не сможет, так как он имеет низкое давление. Но почему его всё-таки оставляют в цилиндре и зачем нужно пар сжимать?

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.

В современных паровых машинах окна для впуска пара начинают открываться не тогда, когда поршень придёт в крайнее положение, т. е. не с началом нового хода поршня, а немного раньше. Свежий пар поступает в цилиндр навстречу поршню через чуть открытые золотником паровые окна; происходит предварение впуска. Делается это для того, чтобы к началу обратного хода свежий пар давил на поршень с максимальным усилием: к этому моменту золотник достаточно широко (на 4—8 мм) откроет окно для впуска пара. Если же начать впускать пар одновременно с началом рабочего хода поршня, то пару придётся в начале впуска проходить через очень узкую щель парового окна. Это вызовет сильное мятие пара, причём он не успеет быстро заполнить полость цилиндра. Как заставить золотник открывать окно для впуска пара до прихода поршня в крайнее положение?

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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