Паровозыжелезнодорожный транспорт

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

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.

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?

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.

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

В наши дни техника развивается неизмеримо быстро. То, что было достигнуто совсем ещё недавно, уже не удовлетворяет конструкторов сегодня. Непрерывно испытываются новые более совершенные конструкции узлов и деталей, улучшается технология их производства, осваиваются новые качественные марки металлов и сплавов, позволяющие значительно уменьшить общий вес машин и в то же время увеличить их прочность. Приведём лишь один пример. Поршень, установленный в паровой машине паровоза 2-4-2, весит в два раза меньше поршня, установленного на паровозе серии Су (64 кг против 128 кг), хотя диаметры цилиндров у этих паровозов одинаковы, а рабочее давление пара у первого локомотива выше, чем у второго на 2 am. Этого удалось достигнуть благодаря применению качественной углеродистой стали и изготовлению заготовки поршня штамповкой. В паровозах новейшей постройки находят применение водоподо-греватели, увеличители сцепного веса, роликовые и игольчатые подшипники в движущем и парораспределительном механизмах, чугунные сальники, автостопы, локомотивная сигнализация, скоростемеры, радиосвязь и др. Естественно, что паровозы, построенные много лет назад, значительно устарели и неполностью отвечают современным научно-техническим требованиям и задачам повышения их экономичности. Поэтому огромное значение приобретает проблема усовершенствования паровозов действующего парка и внедрения в их конструкцию последних технических достижений. Модернизация и предусматривает приведение паровозов старой постройки в соответствие с современными требованиями науки и техники. В отличие от реконструкции, вносящей коренные изменения в устройство машин, модернизация характерна относительно незначительными изменениями в конструкции и в изготовлении отдельных узлов паровозов. Модернизация локомотивов проводится постоянно, непрерывно и призвана отражать в себе, как в зеркале, богатейший опыт их эксплуатации паровозными и ремонтными бригадами, лучшие достижения научной и конструкторской мысли, предложения многочисленной армии изобретателей. Какие же наиболее важные работы проводятся сейчас по техническому обновлению локомотивов? Проследим это на примере мощных грузовых паровозов серии ФД, построенных 23 года назад, тогда эти машины воплощали в себе лучшие достижения паровозостроительной науки и техники. Сейчас они не строятся, но эксплуатация их продолжается на ряде железных дорог. В процессе модернизации паровозов серии ФД давление пара в котле повышено на 1 am (с 15 до 16 am). Кроме того, на них устанавливаются водоподогреватель смешения Брянского завода, широкотрубный пароперегреватель вместо мелкотрубного, улучшенная конусно-вытяжная установка, парораспределительный механизм с увеличенной отсечкой до 0,7 (чтобы обеспечить увеличение силы тяги по машине), сажесдуватель с выдвигающимся соплом. Применение на паровозах указанных усовершенствований повышает их тепловую экономичность. Наряду с тепловой модернизацией проводится модернизация, направленная на улучшение конструкции паровозов и повышение безопасности движения, в связи с увеличением веса и скорости поездов. Для повышения сцепного веса паровоза серии ФД в период движения на малых скоростях на нём устанавливается увеличитель сцепного веса. Кроме того, применена централизованная смазка экипажа, облегчающая труд паровозных бригад; установлены саморегулирующиеся буксовые клинья,снабжённые пружинами, которые сами поднимают клинья, обеспечивая правильное положение буксы в буксовом вырезе. Важным достижением последних лет является усовершенствование поршневых и золотниковых сальников,в связи с чем старые сальники заменяются так называемыми лабиринтными сальниками ЦНИИ с чугунными уплотнительными кольцами, обеспечивающими паронепроницаемость при меньшем расходовании цветных металлов. Среди мероприятий по модернизации предусмотрено и уже осуществляется оборудование паровозов серий ФД автостопами, радиосвязью, скоростемерами, ускорителями отпуска тормозов, так как при современных длинносоставных поездах сопротивление в воздушной магистрали значительно возрастает, мощными и экономичными паро-воздушными компаунд-насосами. Круг технических задач, разрешаемых в связи с модернизацией паровозов разных серий, весьма велик и не ограничивается, конечно, перечисленными мероприятиями, данными применительно к паровозу серии ФД. Сюда входят вопросы усиления отдельных узлов и деталей паровоза, усовершенствования технологии их изготовления, пов
ышения давления и температуры пара и т. д. В дальнейшем, помимо сказанного, намечается установка на паровозах серий СО и Су водоподогревателей, сервомоторов и другого оборудования, проверенного в эксплуатационных условиях. Многолетний опыт модернизации наличного парка локомотивов показывает, что она позволяет значительно повысить экономичность паровозов, увеличить их мощность и облегчить условия труда паровозных бригад в соответствии с современными достижениями науки и техники. Наряду с модернизацией в настоящее время широко проводится унификация узлов и деталей паровозов. Унификация преследует основную цель: максимально сократить количество типов конструкций одноимённых узлов и деталей, привести их, по возможности, к одинаковым размерам. Благодаря унификации устанавливаются наиболее рациональные формы, размеры, допуски и посадки, а также классы чистоты обработки деталей, становится возможным значительно упростить и удешевить их серийное производство и в то же время повысить надёжность в работе. При пересмотре конструкции деталей и узлов инженеры стараются добиться экономии металла, особенно бронзы, баббита, латуни, свинца. В настоящее время уже унифицированы десятки узлов и деталей парового котла, паровой машины и экипажа. Среди них инжекторы, предохранительные клапаны котла, раздвижные золотники, поршни, ползуны, элементы пароперегревателей, обратные клапаны смазки. Огромное значение унификации можно проиллюстрировать множеством примеров. Так, до унификации на паровозах ставилось 9 типов предохранительных клапанов; после унификации, которая позволила сократить количество разнотипных деталей в 11 раз, остался один предохранительный клапан — простой в изготовлении и ремонте.

Обычно температуру перегретого пара в коллекторе пароперегревателя или золотниковой коробке парового цилиндра определяют прибором, называемым пирометром. Известно, что если две различные по составу проволоки спаять (сварить) и в месте спая нагреть, то в проволоках возникнет электродвижущая сила. Чем выше температура нагрева, тем больше будет электродвижущая сила. По величине электродвижущей силы можно судить о температуре той среды, в которую помещены концы двух проволок (концы термопары). На этом принципе и построен пирометр. Он состоит из термопары (фиг. 76), к верхним концам которой присоединены так называемые компенсационные провода, в свою очередь соединённые с тряскоустойчивым магнитоэлектрическим прибором — милливольтметром. f Шкала милливольтметра, устанавливаемого в будке машиниста, разделена на градусы (от 0 до 450 — 500°С). Положение1 стрелки милливольтметра показывает температуру, измеряемую термопарой, в коллекторе или золотниковой коробке. Чцпливольтпетр Свисток Каждый, конечно, слышал свисток паровоза то отрывистый, то протяжный, но всегда громкий, пронзительный; его слышно на расстоянии 7 — 10 км. Свистком машинист или его помощник оповещает людей о приближении или отправлении поезда, даёт условные сигналы персоналу, обслуживающему поезд; этот маленький прибор несёт большую службу. По Правилам технической эксплуатации железных дорог СССР паровоз запрещается выпускать под поезд с испорченным свистком. Современный свисток (фиг. 77) состоит из трёх частей: корпуса, колпака (который сверху навинчивается на корпус) и клапана. Действие свистка основано на создании колебательных движений в колпаке. Корпус свистка сообщается с паровым пространством котла. Внутри корпуса помещён клапан, который прижимается к а своему седлу давлением пара из котла. Фиг. 77. Схема парового Свисток приводится в действие воздуш-свистка ным или ручным приводом из будки ма- шиниста. Колпак (резонатор) —- это пустотелая часть свистка. В простейшем виде он напоминает опрокинутый вверх дном стакан. Свистки с одним колпаком применялись на старых паровозах. Когда машинист нажимал на рукоятку, пар из котла ударялся о кромку колпака (резонатора), заставляя при этом его колебаться. Колебания резонатора сопровождались появлением звуковой волны. Свистки с одним резонатором дают гудок высокого тона (пронзительный). На современных паровозах колпак состоит из пяти звуковых резонаторов, закрытых сверху. Резонаторы имеют различную высоту (см. фиг. 77). Благодаря этому они создают различное число колебаний в секунду, что придаёт звуку каждого резонатора своеобразный тембр (тон). Размеры резонаторов подбираются так, чтобы общий звук получался возможно более приятным (гармоничным).

Смягчение звука гудков паровоза, проходящего вблизи жилых и общественных зданий, имеет важное значение. Поэтому, наряду с паровыми свистками, дополнительно ставятся воздушные свистки (тифоны). В отличие от парового воздушный свисток даёт возможность получить более мягкий и одновременно достаточно сильный звук. Этот свисток устроен просто (фиг. 78). В узкой части трубы (рупора) расположена мембрана, посередине которой укреплён клапан. Клапан и мембрана закрывают собой конец трубы. Под действием сжатого воздуха, впуск которого производит машинист, мембрана прогибается; воздух, обладающий давлением 6—8 am, врывается в зазор между клапаном и трубой воздушного свистка. Возникающий при этом звук (воздушные волны) отличается значительной мягкостью тона и хорошей слышимостью. 7′