Втулки, крышки и поршни цилиндров

Описание устройства и основные принципы работы паровозов, фотографии паровозов

Втулки. Для лучшей приработки чугунных поршневых колец в стальные цилиндры запрессовывают чугунные втулки. При надлежащей смазке это обеспечивает нормальную работу поршней без за-диров и повреждений.

Цилиндровая втулка (рис. 116) по наружной поверхности имеет ступенчатую форму с длиной каждой ступени, равной половине

* Всех индексов.

Как устроен и работает паровоз

Рис. 116. Цилиндровая втулка

длины втулки, и с разницей диаметров ступеней 2 мм. Ступенчатая форма втулки облегчает и ускоряет запрессовку, так как наполовину длины втулку вставляют в цилиндр без усилия.

По краям втулки имеются окна для впуска пара в цилиндр и выпуска его. Вверху, в центре втулки, сделано отверстие для подачи смазки в цилиндр, а внизу, по краям, - отверстия для спуска воды (конденсата). Для предупреждения смещения втулка укреплена стопором, который ввинчен снаружи цилиндра. Запрессованная в цилиндр втулка должна быть чисто расточена, при этом овальность и конусность должны быть в пределах установленных допусков. По мере износа чугунного цилиндра, когда толщина его стенок достигает предельных размеров, в него запрессовывают чугунную втулку. По наружному диаметру эта втулка также изготовлена ступенчатой, а внутреннюю поверхность ее окончательно обрабатывают после запрессовки.

Запрессовку втулок (цилиндровых и золотниковых) производят специальными гидравлическими прессами. Давление запрессовки устанавливают в зависимости от диаметра втулки и материала цилиндра. Согласно 208 Правил заводского ремонта паровозов усилие запрессовки должно быть на каждые 100 мм наружного диаметра: для чугунных цилиндров - от 3,5 до 8 тс, для стальных цилиндров - от 3,5 до 9 тс.

В золотниковую камеру цилиндра таких паровозов, как Э, СО, Су, Е, запрессовывают с обеих сторон две одинаковые чугунные золотниковые втулки. Внутренний диаметр золотниковой втулки паровозов Э, СО, Су равен 250 мм. Во втулке имеются окна для впуска пара в цилиндр и выпуска его из цилиндра и отверстие для впуска пара в золотниковую камеру. Втулку запрессовывают до упора борта в заточку золотниковой камеры. Для предупреждения пропуска пара под втулкой на наружной поверхности ее сделаны проточки, куда

закладывают шнуровой асбест. Для подвода смазки к золотнику имеется отверстие во втулке. Золотниковые втулки паровозов Еа и Ем имеют внутренний диаметр 305 мм.

На паровозах Л, ЛВ, ФД, П36 устанавливают втулки из трех частей, или, вернее, три втулки (рис. 117). При такой конструкции крайние втулки по всей своей длине соприкасаются

Как устроен и работает паровоз

Рис. 117. Золотниковые втулки паровоза Л

с телом золотниковой камеры и не имеют свободно выступающей части у паровпускного отверстия, в которой чаще появляются трещины. Тройные втулки работают надежнее.

На всех указанных паровозах золотниковые втулки имеют внутренний диаметр 300 мм. Крайние втулки имеют паровпускные окна, а средняя - отверстие для впуска пара в золотниковую камеру. На паровозе П36 два ряда паровпускных окон. Все три втулки укрепляют стопорными пробками. Окончательную чистовую расточку золотниковых втулок производят после их запрессовки. Цилиндровые и золотниковые втулки отливают из чугуна марки СЧ 21-40.

Крышки. Полость цилиндра и золотниковую камеру с торцов закрывают крышками. Внутреннее очертание цилиндровых крышек делают таким, чтобы при крайних положениях поршня все его части (диск, обод, ступица, укрепляющая гайка) находились на равном расстоянии от крышки. Это расстояние называют линейной величиной вредного пространства; оно обычно равно 12-15 мм, а на некоторых паровозах доходило до 30 мм. Линейная величина вредного пространства, обязательно проверяемая при сборке паровой машины, должна соответствовать альбомному размеру в пределах допускаемых отклонений. Уменьшение этой величины может привести к тому, что поршень при движении, в случае если в цилиндре скопилась вода, может выбить крышку цилиндра и повредить детали движущего механизма.

На рис. 118 показано размещение цилиндровых крышек паровоза ЛВ, пунктиром - контуры цилиндра и поршня в его крайнем переднем и крайнем заднем положениях. Как видно из рисунка, линейная

Как устроен и работает паровоз

Рис. 118. Цилиндровые крышки паровоза ЛВ-

1 - задняя крышка; 2 - цилиндр; 3 - поршень; 4 - передняя крышка, 5 - фиксирующий штифт, 6 - обшнвка; 7 - шпилька

величина вредного пространства в цилиндрах этого паровоза равна 13 мм. Передняя и задняя крышки представляют собой фасонные стальные отливки, сделанные по форме поршня. В верхней части крышки имеют выемки, соединяющие полость цилиндра с паровыми окнами. Выемки в нижней части крышек обеспечивают сток конденсата к продувательным клапанам цилиндра.

Крышку укрепляют к цилиндру при помощи 28 шпилек, ввинченных в цилиндр и проходящих через отверстия во фланцах крышек и гаек. Установку крышек фиксируют при помощи штифтов диаметром 18 мм. Перед окончательной установкой и закреплением фланцы цилиндровых крышек притирают к выступающим пояскам втулки и цилиндра. Задняя крышка в отличие от передней в центре имеет отверстие для прохода скалки и горловину, где размещен уплотняющий сальник. Вверху к крышке прилит кронштейн, к которому крепят параллель. Для повышения прочности фасонные крышки имеют по шесть ребер жесткости. С наружной стороны, между ребрами, крышки покрывают изоляционным материалом и закрывают обшивкой. Для облегчения снятия и отрыва крышки от притирочного пояска во фланце установлены три отжимных болта.

На паровозах более ранней постройки (Э, СО, Су) передняя цилиндровая крышка в центре имела отверстие для прохода контрскалки поршня. Однако после 1961 г. контрскалки поршней на этих паровозах были отрезаны, а отверстия в передних крышках заглушены. Крышка эта не имеет фланца с отверстиями, и крепят ее к цилиндру при помощи нажимного кольца, шпилек, ввернутых во фланец цилиндра, и гаек.

На паровозах Э, СО, Су, ФД, кроме того, в цилиндровых крышках в нижней части имеется отверстие для установки предохранительного клапана. На паровозах последних лет постройки предохранительные клапаны на крышках цилиндров не поставлены.

На паровозах Л, ЛВ, П36 задняя золотниковая крышка (рис. 119) отлита вместе с кронштейном направляющих золотникового кулачка. Снизу к кронштейну на болтах прикреплены направляющие кулачка.

Заодно с кронштейном сверху отли-

Как устроен и работает паровоз

ты опоры для пресс-масленки. Крышка укреплена к золотниковой камере цилиндра при помощи шпилек и гаек. Передняя золотниковая крышка представляет собой более простую конструкцию с приливом для контрскалки золотника. Цилиндровые и золотниковые крышки отливают главным образом из стали марки 25ЛП. Однако передние крышки многих паровозов изготовляют из чугуна марки СЧ 18-36.

Поршни. У паровозов Э, СО, Су поршни имели скалку, контрскалку, которая являлась продолжением

Рис. 119. Задняя золотниковая крышка паровоза Л

скалки, и поршневой диск, насаженный на скалку и укрепленный гайкой. Раньше считали, что контрскалка уменьшает провисание поршня и его перемещение в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Однако опыт работы паровозов с поршнями без контрскалок показал, что отсутствие их не оказывает влияния на работу поршневого узла. В связи с этим часть паровозов СО, выпущенных Улан-удэнским заводом в 1946 - 1950 гг., имела поршни без контрскалок. Позже, в 1961 г., было принято решение удалить контрскалки на всех паровозах Э, СО и Су.

Диаметр обода диска всегда меньше диаметра цилиндра. В ободе сделаны три кольцевые проточки - ручья, в которые поставлены уплотняющие кольца. Скалка заканчивается конусной головкой с отверстием под клин для соединения с ползуном.

Так как поршень воспринимает на себя давление пара, передает это усилие кривошипно-шатунному механизму и, кроме того, находится в зоне высокой температуры пара, его изготовляют из материала повышенного качества и он имеет прочное соединение диска со скалкой и скалки с ползуном. Отверстие в диске под скалку бывает конусным или цилиндрическим. Конусное соединение является прочным и более удобным для разборки, однако приточка конуса диска под запрессовку с одновременным упором его в борт скалки является трудной операцией и зависит от опыта и квалификации токаря. С конусным соединением выпускались паровозы Е, Л, ЛВ и П36.

Цилиндрическая посадка с натягом значительно проще в изготовлении, и при ней всегда гарантирован хороший упор в борт. Поэтому в унифицированных поршнях всех серий паровозов принято цилиндрическое соединение. Поршневой диск напрессовывают на скалку под давлением, которое устанавливают в зависимости от диаметра цилиндра и давления пара в котле.

На паровозах ФД, Л, ЛВ, П36 сразу был применен поршень без контрскалки. Такой поршень легче, и нет необходимости делать отверстие в передней крышке и ставить сальник для уплотнения контрскалки. Поршень паровоза Л (рис. 120)~имеет диск 4 не плоский, как у многих старых паровозов, а конусообразной формы с выдающейся вперед ступицей и несимметрично размещенным ободом. Такая форма диска увеличивает его жесткость и дает возможность лучше разместить сальник в задней крышке.

Как устроен и работает паровозКак устроен и работает паровоз

Головка скалки 3 под диск поршня выполнена цилиндрической. На нее до упора в борт напрессовывают поршневой диск, имеющий отверстие. Давление запрессовки (в конце его) должно быть не менее усилия от пара по скалке для данной серии паровоза и не превышать его более чем на 50%. На скалке диск поршня укрепляют гайкой 2, которая удерживается от самопроизвольного отвинчивания заклепкой /.

Диск поршня многих паровозов отливают из стали марки 25Л или 15Л. Диск поршней паровозов Л, ЛВ и П36 штампуют из качественной углеродистой стали марки 35, что значительно снижает массу поршня в сравнении с поршнями паровозов первых выпусков. Поршневую скалку изготовляют из стали марки 40. Скалки паровозов Л, ЛВ, П36, изготовленные из стали марки 40, для повышения износоустойчивости были подвержены поверхностной закалке токами высокой частоты, а в настоящее время упрочняют накаткой роликами.

Поршневые уплотняющие кольца служат для создания герметичности между полостями цилиндра, чтобы не было пропуска пара из рабочей полости цилиндра, заполненной свежим паром, в нерабочую полость. На современных паровозах ставят поршневые секционные кольца (рис. 120 и 121). На паровозах первых выпусков взамен разрезных уплотняющих колец прямоугольного сечения также поставлены секционные кольца, которые состоят из двух полуколец Г-образного сечения, вставленных в один ручей поршня. По окружности каждое полукольцо разрезано на пять частей (секций). В кольцевой канал, образованный полукруглыми выточками в полукольцах, вставлена круглая пружина, которая равномерно прижимает кольцо к стенкам цилиндра. Во избежание пропуска пара полукольца в каждом ручье ставят со сдвижкой на пол секции, и в таком положении они удерживаются замком 3 (см. рис. 121), который приварен к одному из концов пружины.

Диск поршня в нижней части цилиндра опирается на заплечики полуколец, не касаясь стенок цилиндра. Суммарный зазор между секциями полукольца после вставки его в цилиндр должен быть в пределах 3-7,5 мм, а зазор между заплечиком кольца и диском - 2 мм по диаметру.

На некоторых маневровых паровозах старых выпусков, имеющих поршни с контрскалками, где размеры дисков поршней не позволяют поставить кольца с заплечиками, ставят секционные кольца без зап' лечиков.

Уплотняющие кольца изготовляют из чугуна марки СЧ 21-40, пружину секционных колец - из жаростойкой хромованадиевой пружин-

ной стали марки 50ХФА. Эта пружина не теряет своих упругих свойств при высокой температуре в цилиндре и обеспечивает постоянное равномерное прижатие уплотняющих колец к его стенкам.

Задняя головка скалки, соединяющаяся с ползуном, имеет конусность 1 : 15. В ней сделано отверстие под клин с уклоном одной образующей отверстия 1 : 25.

⇐ | Конструкция цилиндров || Как устроен и работает паровоз || Парораспределительные золотники | ⇒