Возвращающие устройства

Описание устройства и основные принципы работы паровозов, фотографии паровозов

Возвращающие устройства могут быть разделены на две больших группы: первую группу составляют пружинные устройства, у которых возвращающая сила реализуется упругостью спиральных пружин или листовых рессор; вторую-приборы, использующие нагрузку на тележку для создания возвращающего усилия. Первые приборы дают возможность изменения возвращающей силы и вообще ее регулировки. Это-ценное качество таких устройств, в особенности в экипажах тех новых локомотивов, у которых расчетная величина возвращающего усилия подлежит опытной проверке.

Вторая группа приборов, не давая возможности такой регулировки, отличается простотой, надежностью работы и имеет поэтому большее распространение на современных паровозах.

Пружинные возвращающие устройства, как показывает самое название, состоят обычно из пружин или рессор. Ниже мы их рассмотрим на примерах устройства тележек.

Группа возвращающих приборов, использующих нагрузку на тележку для создания возвращающего усилия, в свою очередь может быть подразделена на три подгруппы: подвески, наклонные плоскости и сектора. Рассмотрим их в порядке хронологии. Наиболее старым устройством, применяемым до сих пор, являются подвески. На фиг. 457 показана схема простых подвесок в применении к двухосной тележке. Вокруг шкворня А, наглухо укрепленного к паровозной раме, вращается люлька Б, соединяемая двумя парами подвесок В-В с рамой тележки Г. При проходе по кривой тележка повертывается вокруг шкворня А и кроме того перемещается в сторону; при этом подвески выходят из своего среднего положения, как показано на отдельной проекции. Обозначив вертикальную силу, растягивающую подвеску, через /V, мы имеем при перекошенной подвеске возвращающую силу Р'\

P' = Ntga. (189)

При наличии четырех подвесок (по две с каждой стороны люльки), как это обычно и делается, общая возвращающая сила тележки "~

Р = 4-Р: (190) Подвеска (ст.-З) рассчитывается на растяжение силой:

ЛГ' = ^-, (191)

несколько большей чем N.

Для того, чтобы при проходе по прямому участку передняя часть паровоза не могла иметь произвольных перемещений относительно тележки (виляние паровоза), подвески выполняются всегда так, чтобы для их выведения из среднего положения нужно было приложить некоторую силу, называющуюся начальной возвращающей силой. Такая подвеска схематически показана на фиг. 458-1. Теоретически подвеска имеет Т-образную форму, опираясь сверху на две точки рамы тележки. Чтобы вывести подвеску из среднего положения, нужно приложить к ней силу: ■

P"=NtgP. (192)

Эта сила Р"-начальное возвращающее усилие одной подвески. Величина силы 4Р" определяется по условиям динамического вписывания паровоза.

' При перекосе подвески возвращающая сила еще более возрастает, как показано на фиг. 458-П, и ее общее выражение:

P"' = Ntgy.

Заметим, что здесь мы рассматриваем только вертикальные (при среднем положении тележки) подвески, на старых паровозах применяются и наклонные.

Конструктивное выполнение подвесок может быть весьма разнообразным. На фиг. 459 в виде примера показан один из возможных вариантов такого прибора. Верхние две точки опоры подвески выполнены в виде двух ножей. Заметим, что на фиг. 459 показано дополнительное приспособление в виде серег со спиральными буферного типа пружинами А, вносящими большое затухание в поперечную качку паровоза. Такое дополнительное устройство, конечно, отнюдь не является непременным спутником тележек на подвесках. В современных паровозах оно почти не употребляется; сами тележки теперь выполняются с более совершенными возвращающими устройствами.

Более современным, хотя тоже несовершенным, как сейчас увидим, возвращающим устройством являются так называемые наклонные плоскости, позволяющие сконструировать очень компактный прибор. На фиг. 460-1 показана нижняя плита-подушка прибора, состоящего их двух наклонных взаимно пересекающихся плоскостей; по этой плите скользит соответствующая ей верхняя подушка. Схема действий показана на фиг. 460-II. Слева показано среднее положение плит-подушек, справа-смещенное. Как видно из правой проекции, верхняя плита стремится соскользнуть, «вернуться» в среднее положение; этим и реализуется возвращающее усилие Р:

2. Возвращающие устройства

P=Ntga. (189)

Рассматривая схему фиг. 460-11, мы видим, что величина возвращающего усилия у этого устройства не зависит от величины бокового перемещения тележки,

2. Возвращающие устройства

в то время как при подвесках возвращающая сила растет по мере увеличения отклонения тележек.

Это позволяет сразу же наметить области применения обоих типов рассмотренных возвращающих устройств. Подвески должны применяться в передних тележках, так как по мере уменьшения радиуса кривой, когда увеличивается и отклонение подвесок, их возвращающая сила должна возрастать; это и необходимо для поворачивания паровоза внутрь кривой малого радиуса, когда от направляющих тележек требуется большая работа по повертыванию паровоза внутрь кривой.

Наоборот, у задних тележек возвращающая сила не должна возрастать по мере увеличения отклонения тележки. При возрастании возвращающего усилия задней тележки передние бегунки дополнительно нагружаются силой, пытающейся «вывернуть» паровоз наружу кривой. Наклонные плоскости как раз имеют постоянное возвращающее усилие (равное начальному). Наклон плоскостей к горизонтали выбирается обычно в 1/8. Возвращающее устройство с наклонными плоскостями применено в задней тележке паровоза сер. «Су>.

Большим недостатком наклонных плоскостей являются значительное трение между ними и затруднительный подвод смазки к ним. Применяя в отдельных случаях такие устройства, американцы прокладывают между поверхностями катки и заменяют таким образом трение скольжения трением качения.

Наиболее совершенным возвращающим устройством является секторное. Именно сектора стоят на наших мощных паровозах сер. «ФД» и «ИС»,

а также на паровозах сер. «ТА » и «ТБ » как на передних, так и на задних, тележках. Наиболее компактным и вполне удовлетворительно работающим сектором является «двухцентренный» (биполярный), с двумя рядом расположенными цилиндрическими поверхностями с параллельными образующими, ставящийся на раму тележки. Из центров этих цилиндрических поверхностей описаны противоположные дуговые опорные поверхности сектора.

Расположение секторной опоры задней тележки паровоза сер. «ФД» схематически показано на фиг. 461. Сверху расположен хвостовик рамы Л (заштрихован), к нему привернут кронштейн Б, опирающийся на тележку через сектор В. Внизу расположена рама тележки Г.

Схема сектора и опирающейся на него наклонной плоскости показана на фиг. 462. Сектор имеет в нижней части две полуцилиндрическихопоры, расстояние а между которыми характеризует величину начальной возвращающей силы. Чем больше это расстояние а, тем больше начальная возвращающая сила (при той же высоте сектора).

2. Возвращающие устройства

Верхние дуговые поверхности сектора описываются из противостоящих центров радиусом г, как обозначено на фиг. 462.

Для того, чтобы возвращающая сила была постоянна (задние тележки), необходимо соблюсти два условия. Во-первых, верхние поверхности опорнойплиты на сектор должны быть плоскими и, во-вторых, наклон их к горизонтали должен быть таким же, как и наклон к вертикали сторон равнобедренного опорного треугольника, заштрихованного «крест-накрест» на фиг. 462.

Для получения возрастающей возвращающей силы (передние тележки) верхние опорные поверхности кронштейна делаются не прямыми, а вогнутыми; в этом случае, при перемещении верхней опорной плиты, предположим, вправо точка касания плиты и секторов будет перемещаться влево (при вогнутой верхней опорной поверхности), и значение tgy будет возрастать.

2. Возвращающие устройства2. Возвращающие устройства
Фиг. 463.

На фиг. 463 показано нормальное конструктивное выполнение секторов задней двухосной тележки паровозов сер. «ТА» и «ИС».

Наносным пунктиром показан сектор в положении наибольшего перекоса. Для того, чтобы сектор не мог соскользнуть с плиты, последняя имеет два зуба, заходящие в окна, сделанные в опорных поверхностях секторов.

Нижняя плита секторов здесь имеет дополнительную подушку с вогнутой по дуге круга опорной поверхностью (см. нижнюю часть правой проекции). Такое усложнение конструкции необходимо для обеспечения прилегания верхней плиты прибора к сектору по всей образующей последнего. Для устранения небольшого скольжения секторов по опорным поверхностям верхней плиты при проходе кривых предусмотрено повертывание нижней плиты относительно рамы тележки.

В заключение скажем несколько слов о материапе деталей возвращающих приборов. Подвески изготовляются из ковкой ст.-2-нЗ; валики и ножи-из ст.-2 с цементацией. Наклонные поверхности изготовляются также из ст.-2 с последующей цементацией. Что касается секторов и их деталей, то здесь все основные детали изготовляются обычно излитой стали ст. л.-1 или ст. л.-2, при чем верхние опорные поверхности секторов при тщательной отливке могут не обрабатываться вовсе и должны лишь зачищаться на камне. Сохраненная твердая литейная корка значительно удлиняет срок службы секторов. Перекатывание, даже при больших скоростях, происходит медленно; поэтому дополнительных вертикальных толчков из-за отсутствия обработки этих отлитых гладкими поверхностей не происходит.

⇐ | Типы тележек и области их применения || Конструкции паровозов || Одноосные тележки | ⇒