Конструкции топок и кожухов

Описание устройства и основные принципы работы паровозов, фотографии паровозов

В современном паровозостроении мы имеем две резко разграниченные системы выполнения топок и их кожухов: нормальные по мощности паровозы (сер. «Эм» и «Су») до самого последнего времени выпускались с плоскими потолками топок и кожухов, мощные (сер. «ФД», «ИС», «СО», «ТА», «ТБ» и др.) строятся с полукруглыми потолками кожухов и радиальными потолками огневых коробок.

В виде конкретного примера типового устройства рассматриваемых частей котла на фиг. 40 показана топка паровоза сер. «Эм» последнего выпуска. Сравнивая топку котла того же паровоза, показанную на фиг. 4, где показан общий вид паровоза «Эм», замечаем, что способ изготовления топок по этим чертежам различный: на фиг. 4 показана клепаная топка с заклепочными швами (обычно однорядным для топочной коробки и двухрядным для кожуха), а на фиг. 40 показана сварная конструкция: и топка и кожух сварены из отдельных листов встык. Сварной шов в частях топки и кожуха всегда выбирается усиленный, с подготовкой; угол раскрытия-60-90°. На фиг. 40 показаны также и детали сварных швов.

При конструировании сварных топок и кожухов необходимо обращать внимание на то, чтобы швы были разгружены от изламывающих усилий. Конструкция, показанная на фиг. 41, неудовлетворительна, так как при нагревании шуровочного листа наибольшие деформации его имеют место в верхней части листа, в то время как потолок огневой коробки, будучи укреплен анкерными болтами, остается на месте. На этой же фигуре пунктиром показана в утрированном виде деформация угла топки.

В шве по фиг. 41 возникают большие ломающие усилия, и он сравнительно быстро разрушается. Поэтому углы топки, а также и кожуха при сварной конструкции должны быть укреплены анкерными болтами и распорными связями таким образом, чтобы их крайние ряды проходили через борт самого листа (см. фиг. 40). Сварной шов в этом случае оказывается расположенным между рядами связей и работает надежно.

О толщине листов сказано в главе «Расчеты на прочность листов котла». Показанные на фиг. 4 и 40 топки изготовлены из мягкой стали марки ст.-2- ОСТ 4134, кожухи из стали марки ст.-2-ОСТ 4133, с временным сопротивлением <т =34 -:- 42 кг/мм2 и удлинением в -426% Ч

До недавнего времени (до 1930-1931 гг.) вновь строящиеся наши паровозы снабжались топками из красной меди. Теплопроводность меди больше, чем теплопроводность стали; срок службы медных топок значительно больше: здесь играет роль и меньшее разъедание меди газами сгорания и котельной водой.

Дефицит цветных металлов, а также большой вес медной топки (например, топка паровоза сер. «Эу» весит 2 894 кг без связей) и недостаточная механическая устойчивость меди при высоких температурах побудили отказаться от применения медных топок и перейти на изготовление тонкостенных стальных. На нашей сети в настоящее время еще работает большое количество паровозов с медными топками. На фиг. 42 в виде примера показаны собранная медная топка и кожух паровоза сер. «Су». На этом рисунке видны и другие детали топки и кожуха.

Рассматривая фиг. 4 и 42, мы замечаем, что топка по фиг. 42 представляет собой наиболее старый по способу изготовления тип; эта топка изготовлена целиком из красной меди. Фиг. 4 показывает более современную стальную клепаную топку и, наконец, фиг. 40 показывает стальную топку, изготовленную наиболее современным способом-сваркой.

1 Величина е указана для образца диаметром 20 мм и длиною 200 мм, т. е. с отношением длины к диаметру, равным 10. Для таких же образцов величины е даны и в последующих местах книги.

2. Конструкции топок и кожухов2. Конструкции топок и кожухов

Фир. 40:

2. Конструкции топок и кожухов2. Конструкции топок и кожухов
Фиг. 44.
2. Конструкции топок и кожухов

.Фпг.

2. Конструкции топок и кожухов

Фиг; 47;

В своей нижней части топка и кожух соединяются обвязочной рамой, или грязевым «кольцом». Последний термин несколько неудачен, так как прямоугольная форма этого «кольца» в плане скорее может быть названа именно рамой. Материал обвязочной рамы-ст. л.-1 (ОСТ 791),т. е. мягкая литая сталь, у которой, согласно условиям OCT, 0^36 кг/мм2 и sJf. 24%.

После склепки топки и кожуха с рамой нижние углы кожуха и топки обвариваются, чем достигается надежная герметичность. До введения сварки постоянно приходилось бороться с течью углов, так как заклепки здесь работают в очень тяжелых условиях, будучи кроме того длиннее других заклепок рамы. Как правило, здесь применяются только точеные заклепки. Обвязочная рама клепится обычно двухрядным швом. Ширина топочной рамы у наших старых паровозов нормальной мощности берется в пределах 75-100 мм; в передней части, где всегда в наибольшем количестве собирается накипь и другие отложения воды, ширину рамы жела-* тельно несколько увеличивать. Так, у паровозов сер. «Су» ширина рамы сзади и с боков взята 85 мм и спереди 100 мм, У паровозов сер. «ФД» и «ИС»-соответственно 100 и 125 мм. В крупнейших паровозных котлах (США) ширина топочной рамы иногда доходит до 150 мм. Заметим, что значительно увеличивать ширину рамы, как это было бы желательно с эксплуатационной точки зрения, невозможно из-за чрезмерной длины заклепок, при которой крайне трудно достичь герметичности соединения.

Топочная рама в связи с принятым расположением колосниковой решетки обычно делается немного наклонной вперед-для удобства забрасывания угля, а в мощных котлах также и для того, чтобы хотя немного увеличить глубину топки в ее передней части. Здесь расстояние от слоя топлива до нижних рядов дымогарных труб получается весьма небольшим.

Некоторые страны Западной Европы (Франция) часто применяют значительные наклоны колосниковой решетки, обусловливающие постепенное перемещение (за счет тряски паровоза) угля по колосниковой решетке. Это углубляет топку спереди и облегчает ведение отопления, так как уголь обычно забрасывается лишь на заднюю часть решетки.

Что касается радиусов закруглений, соединяющих плоскость того или иного места с бортами его, то ориентировку в этом вопросе могуч дать рассмотренные раньше типовые чертежи топок. Заметим лишь, что радиусы закруглений углов решеточного листа топки для выигрыша площади, на которой могут быть размещены трубы, берутся небольшие-порядка 35 мм. Затем укажем, что шинельный лист огневой коробки по условиям деформации должен иметь радиусы закруглений (по бокам) возможно большими, но углы листов здесь работают под наружным давлением, и назначать радиусы больше 190-200 мм недопустимо, так как это влечет за собою вминание углов внутрь, что имело, например, место у паровоза сер. «С», у которого радиус закругления принят наибольший,- 210 мм. Вследствие этого у паровозов сер. «С» при ремонте котла приходится ставить целый ряд скоб с косыми натяжными связями, и, таким образом, искусственно укреплять углы потолка. Эти скобы схематически показаны на фиг. 43. В эксплуатации паровоза такие скобы «спасают положение», но сами по себе, конечно, загромождают водяное пространство, облегчая отложение накипи и затрудняя промывку котла.

Толщина листов топки и кожуха выбирается расчетом на прочность, хотя некоторые листы по условиям их изготовления (ухватные, смычные) или работы (лобовые) имеют отступления от величин, получающихся расчетом. Отметим, что современные котлы имеют следующие довольно узкие пределы толщины листов.

2. Конструкции топок и кожухов

Топка:

Шуровочный и шинельный листы и барабан камеры догорания 10-5-11 мм

Ухватный лист топки...............: . . . • 12 -ь 13 »

Решетка..........................15 -~ 16 »

Кожух топки:

Лобовой и боковые листы.................. 13- 14 мм

Потолочный лист плоский (Бельпера)............ 14-16 »

Потолочный лист полуцилиндрический............ 13- 15 »

Ухватный (смычной) лист.................. 18 - 22 »

⇐ | Формы топок и кожухов || Конструкции паровозов || Конструктивные особенности топок мощных котлов | ⇒