Паровозыжелезнодорожный транспорт

Так как через рессоры передаётся ходовым частям вес котла, машины и рамы паровоза, то они (рессоры) с одной стороны должны быть связаны с рамой, а с другой — с ходовыми частями. В зависимости от размещения рессор различают рессорное-подвешивание: верхнее, промежуточное и нижнее. Фиг. 115 иллюстрирует устройство верхнего и промежуточного рессорного подвешивания. При верхнем подвешивании хомут рессоры (через так называемую упорку) опирается на Верхнюю часть буксы (фиг. 115. Рессоры I, II и III осей). При промежуточном подвешивании рессора через рессорную стойку опирается на раму, а концы её соединяются с балансирами (фиг. 115. Рессоры IV и V осей). С рамой паровоза рессора соединяется шарнирно. Если жёстко закрепить концы рессоры на раме, то рессора при нагрузке не сможет прогнуться, а при резком толчке даже сломается. Если же концы рессоры соединить с рамой шарнирно — с помощью подвесок, то она получит возможность свободно проги- баться под нагрузкой. Нагрузки на отдельные рессоры у движущегося паровоза, изменяются вследствие его качания (так называемые виляние и галопирование). Это приводит к резкому перенапряжению отдельных рессор и их поломке.

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.

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

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