Уравновешивание сил инерции невращающихся тел

Описание устройства и основные принципы работы паровозов, фотографии паровозов

Уравновешивание вращающихся деталей колеса осуществляется довольно просто. А каким образом уравновешивают силы инерции поршня, штока ползуна и ведущего дышла, если они совершают более сложные движения? Закон изменения сил инерции этих деталей, особенно ведущего дышла, настолько сложен, что их уравновесить полностью противовесами, располагаемыми на колёсах, не удаётся. Конструкторы имеют возможность уравновесить только те силы инерции, закон изменения которых одинаков с законом изменения сил инерции противовесов. Поэтому уравновесить действие горизонтальных сил инерции намного труднее.

Главная причина заключается в том, что горизонтальная составляющая указанной силы инерции весьма велика и закон её изменения не совпадает с законом изменения силы инерции противовеса: она почти в 4—5 раз превышает величину вертикальной составляющей силы инерции. Но это не значит, что её оставляют полно-стью неуравновешенной.

Указанный выше вертикально уравновешивающий противовес при горизонтальном расположении уравновешивает часть горизонтальной силы инерции, воспринимаемой пальцем кривошипа. I*- Таким образом, после постановки вертикального противовеса остаётся в рассматриваемом примере неуравновешенной горизонтальная составляющая силы инерции, равная 50—12 = 38 т.

Для ослабления действия оставшейся горизонтальной силы добавляются дополнительные противовесы (избыточные противовесы).

Избыточные противовесы устанавливаются, на всех движущих колёсах и вызывают дополнительный перегруз и разгруз рельсов. Поэтому вес избыточных противовесов не может превышать определённой величины; эта величина рассчитывается так, чтобы центробежная сила избыточных противовесов была не более 1/3 статической нагрузки колеса на рельс при максимальной (конструкционной) скорости паровоза.

Конструктор, зная величину сил инерции движущего механизма, действующих на палец кривошипа, может подсчитать необходимый вес противовесов для их частичного уравновешивания.

3. Уравновешивание сил инерции невращающихся тел

Фиг. 141. Схема паровоза с расходящимися поршнямии*Оказывается, что^эти противовесы не могут быть размещены полностью только на ведущем колесе: для их размещения места там не всегда хватает.

Поэтому поступают так: вертикальную составляющую силы инерции движущего механизма уравновешивают вертикальным уравновешивающим противовесом, целиком размещаемым в ведущем колесе, а горизонтальную составляющую частично уравновешивают вертикально уравновешивающим и избыточным противовесами, равномерно размещаемыми в сцепных колёсах. Так стремятся уравновесить силы инерции пальцев кривошипов, дышел, контркривошипов и частей кулисных тяг.

Таким образом, паровоз не напрасно везёт на колёсах «увесистые грузы» — они в значительной степени помогают созданию плавного хода паровоза.

Полностью уравновесить переменные силы инерции поршневой группы деталей постоянными центробежными силами вращающихся противовесов невозможно. Вследствие неполного уравновешивания горизонтальной составляющей силы инерции машины паровоз во время движения испытывает виляние и подёргивание.

Стремление достичь наибольшего уравновешивания сил инерции паровой машины привело конструкторов к мысли создать машину паровоза с поршнями, движущимися навстречу друг другу. В этой ^оригинальной конструкции, разработанной инженерами

Ворошиловградского завода им. Октябрьской революции в 1948 г., паровые цилиндры расположены посередине рамы паровоза (фиг. 141) над колёсами в отличие от обычного размещения их в передней части рамы паровоза.

Поршни, шатуны и кривошипы расположены один против другого и движутся в разные стороны, чем создаётся почти полная уравновешенность сил инерции движущего механизма, а следовательно, более спокойный ход паровоза. Это снижает динамическое воздействие паровоза на путь по сравнению с паровозами обычного типа.

Та же идея наиболее полного уравновешивания паровой машины заложена в конструкцию машин многоцилиндровых паровозов (т. е. паровозов с тремя и четырьмя цилиндрами).

⇐ | 2. Уравновешивание сил инерции вращающихся тел | | Как устроен и работает паровоз | | 1. О сухом и жидкостном трении | ⇒