Кулиса и переводной механизм

Описание устройства и основные принципы работы паровозов, фотографии паровозов

Если паровозу нужно двигаться только вперёд, то рассмотренный нами парораспределительный механизм вполне удовлетворяет этому требованию.

Однако паровоз должен иметь возможность двигаться как вперёд, так и назад.

Направление движения паровоза зависит от того, в каком положении находится кривошип и в какую из полостей цилиндра — заднюю или переднюю — первоначально будет впущен пар.

Если кривошип находится в верхней половине колеса, то для движения паровоза вперёд пар нужно впустить в заднюю полость цилиндра, а для движения назад — в переднюю.

1 Впуск пара в цилиндры паровой машины и выпуск его, как указывалось, производятся через одни и те же окна.

Если же кривошип находится в нижней половине колеса, то для движения паровоза вперёд пар нужно впустить в переднюю полость, а для движения назад — в заднюю полость цилиндра.

Чтобы изменить направление движения паровоза, нужно так поставить золотник, чтобы он осуществлял впуск пара в нужную полость цилиндра, т. е. надо иметь возможность изменять направление движения золотника. Это осуществляется с помощью кулисы (фиг. 93).

Кулиса представляет стальную поковку, в середине которой имеется прорезь, расположенная по дуге. Радиус этой дуги равен длине золотниковой тяги.

В прорезь, поверхности которой гладко обработаны, вставляется особая деталь, называемая камнем. Камень может скользить внутри прорези. Сама кулиса укрепляется в подшипниках и может качаться на цапфах относительно определённого центра.

До сих пор рассматривался случай, когда золотник приводился в движение золотниковой тягой непосредственно от золотникового кривошипа (контркривошипа). А что получится, если мы «разрежем» золотниковую тягу и в месте разреза (примерно посередине) шариирно укрепим кулису (фиг. 94).

11. Кулиса и переводной механизм

Фиг. 93. Кулиса

11. Кулиса и переводной механизм

Фиг. 94. Схема парораспределительного механизма с кулисой

Чтобы контркривошип мог теперь передавать движение золотнику, соединим его с хвостовиком (нижней частью) кулисы тягой,

называемой кулисной, а камень кулисы с золотником — тягой, называемой золотниковой.

Теперь в работе нашего механизма примут участие новые детали-посредники — кулиса и её камень.

Если машинист опустит камень ниже центра кулисы, то движение контркривошипа будет передаваться через кулису золотнику в том же направлении, как и в случае, рассмотренном на фиг. 92, т. е. золотник откроет окно для впуска пара в заднюю полость цилиндра и паровоз будет двигаться вперёд.

Если же машинист поднимет камень кулисы вверх, выше центра кулисы, то золотник при этом передвинется, открыв окно для впуска пара в переднюю полость, и тогда паровоз будет двигаться назад.

Остаётся сделать так, чтобы можно было перемещать камень в кулисе на стоянке и на ходу паровоза. Для этого служит переводной механизм. Он состоит из переводного винта, тяг и рычажной передачи.

Посмотрите на фиг. 94. Золотниковая тяга подвеской соединена с двуплечим рычагом, насаженным на переводной вал. Верхнее плечо рычага соединено длинной тягой с переводным рычагом (реверсом), находящимся в будке машиниста.

Когда машинист переводит рукоятку реверса вперёд, он заставляет кулисный камень опускаться, когда он переводит рукоятку назад, — камень поднимается.

В современных паровозах для перемещения камня кулисы, а следовательно, для изменения направления движения паровоза применяется механизм, действующий сжатым воздухом. Обязанность машиниста сводится к тому, чтобы переставить переводной рычаг по сектору в переднее или заднее положение, которое соответствует переднему или заднему ходу.

Перемещение кулисного камня выполняется автоматически благодаря особому механизму — сервомотору, установленному между переводным рычагом и кулисой.

Сервомотор (фиг. 95) состоит из цилиндра с поршнем (шток которого соединён с рычагом переводного вала) и распределительной ГОЛОЕКИ.

Золотник распределительной головки изменяет приток сжатого Еоздуха в цилиндр сервомотора; он связан с переводным рычагом, расположенным в будке машиниста, длинной тягой.

Когда машинист переместит переводной рычаг вперёд или назад в требуемое положение, длинная тяга увлечёт за собой рычаг /, который, поворачиваясь вокруг точки А, повернёт золотник в распределительной головке.

Перемещаясь, золотник откроет доступ сжатому воздуху в одну из полостей цилиндра сервомотора и выпустит воздух из другой полости. В результате поршень передвинется и связанный с ним переводной вал повернётся, тем самым опуская или поднимая камень в кулисе.

Перемещение поршня сервомотора вызывает перемещение ползуна сервомотора, поддерживаемого параллелями, и соединённого с рычагом /.

Благодаря такому дополнительному соединению рычаг / поворачивает золотник в среднее положение, прекращая выпуск воздуха из цилиндра, вследствие чего поршень остановится и давление по обе стороны его станет одинаковым.

Действие на золотник после перестановки машинистом переводного рычага (реверса) передаётся через некоторый промежуток времени, необходимый для перемещения камня на определённую отсечку. В этом и состоит автоматичность действия сервомотора, обеспечивающая быстрый и лёгкий перевод кулисныя камней.

11. Кулиса и переводной механизм

Фиг. 95. Схема установки сервомотора

Паровая машина должна быть приспособлена к резко'переменному режиму работы паровоза. Ведь паровозу приходится вести поезда различного веса: то по ровному (горизонтальному) пути, то на подъёме. При трогании с места или при езде на подъём, да ещё с тяжеловесным составом, необходимо, чтобы паровоз развивал наибольшее тяговое усилие (силу тяги). Наоборот, при движении по горизонтальному пути при малом Бесе состава нет нужды в особенно большой силе тяги.

Таким образом, условия работы паровоза таковы, что машинист должен изменять силу тяги паровоза от максимальной до минимальной.

Мощность паровой машины зависит от количества пара, впускаемого в её цилиндры. Чем больше поступит пара в цилиндры, тем большую силу тяги разовьёт паровоз; при меньшем наполнении цилиндра паром сила тяги будет меньше.

Нужно, следовательно, чтобы золотник паровой машины при надобности позволял изменять отсечку, т. е. степень наполнения цилиндров свежим паром. Иными словами, нужно предоставить машинисту возможность по своему желанию регулироватьработу паровой машины, т. е. изменять скорость и силу тяги паровоза.

Чтобы решить эту задачу, сначала выясним, когда паровая машина работает с одинаковой степенью наполнения. Очевидно, в тех случаях, когда связь между золотником и его кривошипом осуществляется только через золотниковую тягу, длина которой (а следовательно и размах золотника) остаётся во время хода паровоза постоянной.

Нельзя ли изменить ход золотника? Для этой цели попробуем уменьшить радиус вращения контркривошипа.

Раз меньше радиус контркривошипа, значит и меньше ход золотника, поэтому окна для впуска и выпуска пара будут открываться на меньшую величину и, следовательно, пара в машину поступит меньше.

Теперь попробуем увеличить радиус вращения контр кривошип а. В этом случае ход золотника увеличится, поэтому отсечка произойдёт позже и, следовательно, в машину поступит пара больше. Но при изменении длины контркривошипа будут изменяться линейные предварения впуска и выпуска, а нам этого не нужно.

Чтобы оставить постоянными линейные предварения, мы вынуждены изменять угол опережения. Конструктивно выполнить механизм, который бы согласованно изменял угол опережения и длину контркривошипа на ходу паровоза, чрезвычайно трудно. Поэтому такое решение отпадает.

Каким-же образом можно добиться изменения хода золотника без изменения длины контркривошипа и угла опережения, одновременно сохранив постоянную величину линейного предварения впуска и выпуска? Здесь нам на помощь и приходит кулиса. В самом деле, передвинем с помощью переводного механизма камень кулисы к одному из её концов.

Чем дальше от центра находится камень, тем большие размахи он будет совершать при качании кулисы взад и вперёд и тем, следовательно, ход золотника будет большим. Наоборот, чем ближе к центру кулисы камень, тем меньше размах его колебаний и тем, следовательно, меньшее расстояние пройдёт золотник.

Таким образом, кроме изменения направления движения, кулиса выполняет ещё одну очень важную функцию: с её помощью машинист имеет возможность (передвигая кулисный камень) во время движения паровоза изменять величину хода золотника, т. е. отсечку. Установка кулисного камня на нужную отсечку осуществляется тем же переводным механизмом.

⇐ | 10. Шесть процессов парораспределения | | Как устроен и работает паровоз | | 12. Маятник | ⇒