Глава I. Типы и размеры котлов

Описание устройства и основные принципы работы паровозов, фотографии паровозов

Условия размещения котла на паровозной раме и ограничения габаритом размеров подвижного состава не позволяют применить в паровозах более совершенные типы котлов, получивших широкое распространение в стационарном котлостроении.

Паровой котел с коробчатой топкой и дымогарными трубами до сих пор считается единственным типом паровозного котла, рассчитанного на давление не свыше 20-22 атм. Правда, делались попытки применить и другие типы котлов, например, с топками, образованными двумя двойными вертикальными рядами труб, заполненных водсй,-с так называемыми водотрубными топками, но эти котлы при обычном невысоком давлении пара не имеют больших преимуществ перед обыкновенными и не получили распространения.

Глава I. Типы и размеры котлов
Фиг. 25.

Большое количество развитых плоских стенок у современных типов паровозных котлов не позволяет итти по пути значительного увеличения давления пара в котле. Давление в 20-22 атм может считаться максимальным давлением пара, когда еще возможно применение обычных типов топок.

Между тем при повышении давления пара в котле экономичность соответствующим сбразом спроектированного паровоза возрастает. Увеличение давления пара сверх указанных величин заставляет вообще отказаться от старых типов котлов и переходить на новые. В Западней Европе и в особенности в Америке за последние годы построен ряд паровозов с давлением пара в 22-26 атм,

Глава I. Типы и размеры котловГлава I. Типы и размеры котлов

при чем эти паровозы имеют котлы с водотрубными топками. Размеры плоских стенок и самое их количество в этих котлах сведены до минимума.

На фиг. 25 и 26 показаны фотографии американского котла с водотрубной топкой, изготовленного заводом Балдвина для паровоза типа 2-5-1 с давлением пара в 24 атм.

Что касается паровозов высокого давления, то, как было сказано раньше, в СССР спроектирован (ЛИИЖТом) опытный паровоз на 60 атм.

Котел этого паровоза схематически показан на фиг. 18-продольный вид, на фиг. 19-схема котла, и частью на фиг. 27-поперечный вид. Собственно котел высокого давления составляется основным верхним цельнокованным барабаном Л (фиг. 27), тремя нижними малыми барабанами Б, В и Г и большим количеством вертикальных изогнутых трубок, соединяющих нижние барабаны с верхними.

В топочной части котла внизу помещаются два продольных барабана Б и В, колосниковая решетка находится между этими барабанами. В нижней передней части котла размещается третий барабан /'. Нижние барабаны сообщаются один с другим особыми короткими трубами.

Топка образуется двумя продольными рядами \ водяных труб, расставлен-1 ными на известное расстояние; прямая отдача тепла трубам в такой топке очень велика. ПлощаДь колосниковой решетки-всего 5 м2. Диаметр основного верхнего барабана - 750 мм, длина - около 7 ооо мм,

толщина стенки -41 мм. фиг' 28а-

Барабаны должны быть изготовлены из легированной (хромо-молибденовой)

стали, трубы (51/46 мм)-из мало-углеродистой.

Газы сгорания, обогнув свод (фиг. 18) и выйдя из топочного пространства, где они обогревают как водяные трубы, так и трубы перегревателя высокого давления, проходят вперед, обогревают передние пучки водяных труб и перегреватель низкого давления и далее проходят к котлу низкого давления, являющемуся экономайзером.

В Германии Шмидтом спроектирован и на заводе Геншеля осуществлен паровоз высокого давления также на 60 атм, имеющий целый ряд аналогичных нашему деталей своей схемы. Паровоз этот оправдал положенные в основу его проекта теоретические положения.

На фиг. 28 и 28а показаны две проекции этого паровоза,-продольный и поперечный разрезы, выявляющие общее устройство котла. Верхний основной барабан здесь также цельнокованный, с обсаженными концами, позволившими выполнить очень простое укрепление концевых люков-днищ, показанное на фиг. 28. В нашем проекте опытного паровоза по технологическим соображениям принят спосоо укрепления д.шщ на резьбе с 1 роваркой стыка и ь^сад-кой в горячем состоянии на конец барабана бандажа-кольца. Способ крепления несколько громоздок, но единственно возможен в виду не имеющегося пока на наших заводах нужного оборудования для обсадки концов крупных толстостенных барабанов.

Глава I. Типы и размеры котлов

Интересующихся более детальным изучением котлов высокого давления отсылаем к соответствующей литературе.

Вернемся к обычным паровозным котлам.

Современные типы мощных паровозов имеют громоздкие и тяжелые котлы, для размещения которых на паровозе приходится ставить все большее и большее количество бегунковых (передних) и поддерживающих (задних) колесных пар.

Если старинные товарные паровозы имели, как правило, только спаренные оси, то в настоящее время поездные товарные паровозы строят и будут строить обязательно с бегунками, а во многих случаях и с поддерживающими осями.

Так, старинные типы товарных паровозов типа 0-4-0 модифицированы в типы 1-4-0 и 1-4-1 (США). Наш нормальный паровоз типа 0-5-0 имеет по существу небольшой котел, вес которого при заданной нагрузке на сцепную ось, примерно 16-17 т, может быть размещен на пяти осях. Более быстроходный т.

Глава I. Типы и размеры котлов
Фиг. 29.

товарный паровоз, с примерно той же силой тяги по сцеплению, имеет одну бе-гунковую ось (спереди)-тип 1-5-0 (например, сер. «Е», «СО»), затем две бегунковых оси, например, тип 1-5-1 (сер. «ФД», «ТБ»), и наконец три бегунковых оси, например, тип 1-5-2 (сер. «ТА»). Котлы последних паровозов достаточно велики и при нагрузке на сцепную"ось в 28-29 т (США) имеют общую поверхность нагрева, доходящую до 850 м2 и более [(вес котла до 52-55 т), как это мы видели из таблицы главных' размеров характерных паровозов.

Как пример одного из крупнейших паровозных котлов обычного типа можно привести котел полусочлененного паровоза (1-4+4-2, США), главные размеры которого даны в таблице 1; диаметр наибольшего барабана этого котла равен 2 860 мм, а с изоляцией и обшивкой-около 3 ООО мм. Такой диаметр безусловно является предельным, так как котел, заполняя почти весь габарит (ширина кожуха топки в нижней части равна 3 180 мм) и имея длину свыше 19 500 мм, крайне затрудняет для машиниста наблюдение за путем. При таких котлах имеет смысл перенести будку в переднюю часть паровоза (США), применяя при этом в силу необходимости отопление нефтяными остатками. На фиг. 29 в виде примера показан американский паровоз типа 2-4+4-1 с будкой (и топкой), расположенной в передней части паровоза; паровоз имеет нефтяное отопление.

Сочлененные паровозы, естественно, могут иметь более мощные котлы, чем паровозы с одной жесткой рамой. Громоздкость сочлененных паровозов, меньший механический коэфициент полезного действия, значительные потери тепла в паропроводах, высокая стоимость постройки и ремонта таких паровозов лимитируют их распространение. На нашей сети имеются отдельные старые сочлененные паровозы, в которых применены необычные типы котлов. Так, старинный и мало распространенный паровоз (сочлененный) типа Ферли имеет длинный цельный котел, снабженный в его средней части двумя топочными коробками; дымогарные трубы от топок идут к обоим концам котла, где расположены две дымовые коробки и две дымовые трубы. Шуровочные отверстия сделаны с боков котла, что позволяет отапливать паровозы только нефтяными остатками.

Конструкция котла нерациональна как в тепловом, так и в эксплуатационном отношении; конструктивные и эксплуатационные дефекты не окупаются увеличенной силой тяги такого паровоза.

Высокие требования по паропроизводительности, предъявляемые к современным котлам, обусловливают не только большие их геометрические размеры, но заставляют изменять и основные соотношения в паровых котлах. Так, просматривая устройство котлов старинных и новых типов, мы замечаем прежде всего, что размеры колосниковой решетки увеличиваются быстрее, чем величина испаряющей поверхности нагрева. Это обусловливает более интенсивное парообразование, позволяет сжигать более низкосортные смеси углей. С другой стороны, в современных котлах увеличивается и поверхность перегревателя. Перегрев пара, как мы знаем, увеличивает не только мощность котла, но и тепловой коэфициент полезного действия паровоза.

В таблице 2 приведены основные соотношения размеров в паровых котлах некоторых характерных старинных и новых типов паровозов.

Таблица 2

Старинные паровозы серий:

Паровозы более или менее современных серий:

Современные паровозы серий:

X У

m О

ш X

«т»

Ш

«IX»

СП « * К

*

>» о

<

ш

«ИС»

«СО» |

Год выпуска первых

со

О)

о

со о

о

соо

-

-

ю

см

■о со см да

<о <м

со

со

го

счсо

паровозов

со

да

да

О

да

да

да

да

да

да -

да

да

да

да

да

Отношения:

Испаряющая поверх-

ность нагрева

Площадь колоснико-

90

82

73

78

59

60

55

58

44

44

42

47

46

42

42

вой решетки . . .

Поверхность пере-

грева

Испаряющая поверх-

-

-

-

-

0,25

0,26

0,25

0,32

0,32

0,33

0,34

0,42

0,44

0,50

0,50

0,41

ность нагрева . . .

Заметим, что из сопоставлений отдельных цифр этой таблицы выясняется, что паровозы сер. «ТА»и«ТБ» имеют относительно небольшие решетки, так как на каждый квадратный метр площади решетки приходится 46-47 м2 испаряющей поверхности нагрева, т. е. больше, чем у паровозов сер. «ФД» и «ИС».

Вторая строка таблицы показывает отношение поверхности перегревателя к испаряющей. Здесь отметим, что резкое увеличение отношения этих поверхностей у паровозов сер. «ТА», «ТБ», «ФД» и «ИС» не дает однако увеличения температуры перегрева, как, казалось бы, следовало ожидать: у этих последних паровозов применены перегреватели Элеско1, поверхность нагрева которых работает менее интенсивно, чем перегревателей Чусова или Шмидта (паровозы сер. «Эм», «Су», «С», «Л», «М», «Б»,'«КУ»).

⇐ | Применение сварки || Конструкции паровозов || Глава II. Составные части котла | ⇒