Анкерные болты

Описание устройства и основные принципы работы паровозов, фотографии паровозов

Анкерные болты укрепляют потолок топки. При плоских потолках Бель-пера, а также и в старых конструкциях полукруглых потолков кожуха анкерные болты располагаются вертикально, а в новых конструкциях котлов, когда потолок топки описан по большему радиусу, а потолок кожуха-полукруглый, анкерные болты располагаются веерообразно так, чтобы они были расположены нормально к укрепляемому каждым болтом участку стенки потолка топки. На фиг. 47 показано расположение анкерных болтов в современных конструкциях котлов. Нормальное расположение болта к укрепляемому им участку цотолка обусловливает наибольшее количество целых ниток резьбы болта в толще листа. При толщине потолка 10 мм и нарезке в 60 ниток на 127 мм (12 ниток на 1 дм.) количество целых ниток даже и при нормальном расположении болта очень не велико, а именно:

60 • 10 . ,

---<Г 5.

2. Анкерные болты
Фиг. 84.

Потолок топки (а также и камеры догорания при ее наличии) должен быть укреплен анкерными болтами (сваями) на всем своем протяжении. Крайние ряды болтов должны быть расположены возможно ближе к закруглению бокового листа или заклепочному шву; необходимо лишь в первом случае иметь головку связи, целиком расположенную на плоском участке, и во втором случае расположить ряд болтов на расстоянии, не меньшем 35-40 мм от кромки борта шуровочного или решеточного листа. Последнее расстояние необходимо для возможности расклепки головки пневматическим инструментом.

Конструкция анкерного болта и боковой связи одинакова, условия работы анкерногоболта несколько лучше, чем связи, диаметр анкерных болтов всегда может быть увеличен по сравнению с диаметром распорных связей, так как анкерные болты, имея значительно большую длину, чем распорные связи, _ испытывают значительно мень шие напряжения на изгиб: те же линейные перемещения стенки топки оказываются значительно менее опасными для длинных анкерных болтов. Облегчение работы анкерных болтов в некоторых случаях позволяет отказаться от сверления контрольных каналов со стороны топки-■ при штампованных головках болтов; со стороны кожуха, где большая толщина железа дает как бы более жесткое защемление в малоподатливом листе, сверление этих каналов необходимо. Концы болта, выступающие наружу плоского потолка кожуха, остаются без расклепки, при полукруглом обязательно расклепываются.

Наиболее распространенный способ постановки анкерных болтов - изнутри, со стороны топки. В этом случае болт имеет вид, показанный на фиг. 84-в применении к паровозу сер. «Эм» и на фиг. 85-в применении к паровозам сер. «ФД» и «ИС».

Анкерные болты паровозов сер. «Эм» и целого ряда других имеют штампованные головки с квадратом для завертывания. Квадрат после постановки срезается, развитые размеры головки надежно удерживают потолочный лист1.

2. Анкерные болты
Фиг. 85.

За последнее время за границей (США), а также и у нас получает распространение коническая нарезка болта со стороны топки, как это и показано на одном из болтов по фиг. 85. Место болта под нарезку обтачивается на конус (Vs), профиль нитки нарезается нормально к образующей конуса (а не нормально к оси болта, как неправильно иногда делалось прежде у нас). Плотность конической нарезки значительно больше, чем обычной цилиндрической, но стоимость изготовления несколько выше. Погрешности в точности соблюдения чертежного диаметра нарезки болта и дыры здесь могут быть несколько больше, так как болт всегда можно «дотянуть», завертывая его на место.

При отсутствии штампованных головок расклепываются концы болтов, выступающие в топку.

Анкерные болты с штампованной головкой, вообще говоря, предпочтительнее, чем с расклепываемой, так как у первых головки имеют большие размеры и лучше держат лист. Такие болты при радиальных потолках могут ставиться только в средней радиальной части потолка, очерченной радиусом в 3000- 3500 мм. Там же, где начинаются переходные кривые к боковым стенкам, для лучшего прилегания торца головки к выгнутой поверхности листа приходится применять расклепку головок. В этом случае контрольное отверстие просверливается и со стороны огня.

Иногда приходится отказаться от нормального расположения болта пе отношению к листу потолка топки, например, при размещении наружных концов анкерных болтов в местах продольных швов кожуха. В этом случае применять штампованные головки анкерных болтов нельзя, так как из-за перекоса анкерного болта головка его не будет прилегать по всей своей окружности к листу потолка.

При полукруглом кожухе приходится расклепывать болты и с наружной стороны для того, чтобы надежнее удерживать лист на месте, так как из-за большого наклона многих анкерных болтов по отношению к листу кожуха (см. фиг. 85) количество целых ниток, как уже было указано, иногда уменьшается до двух и еще меньше.

CT 108

Материал анкерных болтов-ст.-1 норм. (ОСТ 4130); согласно ---g

допускается и ст.-2 норм.

Подвижные анкерные болты

Если часть боковых связей вследствие относительных перемещений укрепляемых ими листов приходится делать подвижными, то часть анкерных болтов также приходится делать нежесткими, но из-за деформации листов иного порядка. Большая длина анкерных болтов обусловливает значительную их гибкость при расширении самого потолочного листа, и давать некоторым анкерным болтам подвижность приходится по другим соображениям.

На фиг. 86 показан передний верхний угол топки и нанесен потолок кожуха. Решетка за счет непосредственного удара о нее горячих газов значительно нагревается и расширяется кверху, а так как потолочный лист кожуха остается на месте, то потолок топки вынужден в передней своей части изгибаться, как показано пунктиром. Если анкерные болты сделать жесткими, ввернутыми в оба укрепляемых ими листа, то вся деформация потолка (изгиб листа) произойдет в точке А, и появление трещин или в этом месте потолка или в загибе Б борта решетки будет лишь вопросом времени. Применяя те же подвижные связи Тэта, мы устраняем эти резкие изгибы, так как при наличии, например, уже двух передних рядов подвижных болтов, деформация распространяется на достаточно большую ширину листа и поэтому проходит совершенно безболезненно как для "самых болтов, так и, главное, для листов топки. Это соображение и заставило сделать у котлов паровозов сер. «ФД» и «ИС» четыре передних поперечных ряда анкерных болтов подвижными.

(Анкерный болт Тэта паровозов сер. «ФД» и «ИС» показан на фиг. 87. Болт несколько напоминает боковую связь Тэта, но имеет простую цилиндрическую форму (без конического перехода от стержня к головке); диаметр анкерных бол тов у этих паровозов-24 мм. НКПС предложил принять в качестве стандартного диаметр в 22 мм с соответственно более частым размещением болтов на потолке.

Стремление облегчить контроль над состоянием подвижных болтов побудило снабдить их контрольными отверстиями со стороны огня, так же, как это делается и для жестких анкерных болтов, с расклепываемой со стороны огня головкой.

При полукруглых потолках кожуха, когда анкерные болты располагаются к его стенке под различными углами, значительно отступающими от 90°, отверстия под втулки приходится расфрезеровывать наискось, заводя в отверстия кожуха и топочного потолка длинный направляющий стержень для фрезера. Расположение втулки в этом случае показано на фиг. 88.

2. Анкерные болты
Фиг. 88.

Недостатком анкерных подвижных болтов является необходимость заводить их в котел снаружи кожуха (из-за наличия шаровой головки) и. как правило, расклепывать головку со стороны огня. Применить вполне оправдавшую себя коническую нарезку в потолке топки оказывается невозможным; размеры расклепанной головки не велики, нитки нарезки в процессе самой расклепки несколько портятся, и все это приводит в итоге к недостаточной надежности укрепления потолка. Поэтому необходимо обратить внимание на дальнейшее усовершенствование анкерных болтов Тэта,-мы говорим о натяжных болтах, ставящихся изнутри. На фиг. 89 показан такой болт. Правда, он сложнее обычных тэтовских, но подвижных анкерных болтов в котел ставится незначительноеколичество (50-80), и увеличение стоимости этих болтов не может сколько-нибудь значительно отразиться на увеличении общей стоимости котла; зато надежность укрепления потолка топки значительно возрастает.

Натяжной анкерный болт Тэта имеет штампованную головку со стороны топки. Соблюдая нужную тщательность в изготовлении нарезки болта и отверстия, делают нарезку «на конус» и тем самым получают герметичное соединение анкерного болта с листом и очень надежное укрепление потолочного листа огневой коробки в наиболее опасном его месте,-в передней частії. Отдельная шаровая головка-гайка навертывается на нарезанный верхний конец анкерного болта. Для навертывания этой головки в верхнем торце ее сделаны прорезы, в которые заводится фасонная отвертка, снабженная двумя выступами, располагающимися по обе стороны нарезанной части анкерного болта. *

Другим достоинством таких болтов является возможность их подтягивания после постановки на место. Заметим, что при постановке нельзя затягивать шаровую гайку доот-каза. Для того, чтоб подвижная связь имела нужное положение, ее надо затянуть доотказа и тут же отвернуть назад на ^4-7г оборота.

2. Анкерные болты

Старые типы подвижных анкерных болтов. Анкерные балочки

Подвижные болты Тэта получили распространение лишь за последние годы. Основная масса наших старых паровозов их не имеет.

Правда, за последнее время, примерно с 1930-1931 гг., эти болты стали применять у новых паровозов сер. «Су», «Эу», «Эм» и при выпуске этих же паровозов из капитального ремонта, но паровозы остальных серий имеют подвижные анкерные болты других конструкций, за весьма ничтожным исключением. Все эти старые конструкции обладают одним существенным дефектом: покрываясь накипью, отдельные шарнирные части подвижных болтов как бы срастаются в одно целое, и, так как удаление накипи из шарниров почти невозможно, такие болты вскоре начинают работать как простые жесткие.

Относительно неудачными являлись так называемые фонарные анкерные болты, применявшиеся в течение целого ряда лет на вновь строящихся паровозах сер. «Э», «Эу», «Эм» и «Су». Такие болты показаны на фиг. 90. Задний ряд анкерных болтов (см. продольный разрез топки и правую проекцию,-поперечный разрез) сделан подвижным. Анкерный болт состоит из трех основных частей: двух отрезков болтов, ввертывающихся в листы, и средней части («фонаря»), представляющей собой вертикально расположенный хомут с отверстиями в горизонтальных полках. В эти отверстия свободно заведены концы отрезков болтов. Хомут удерживается неподвижно на верхнем отрезке болта; на нем мы имеем две гайки, по обе стороны полки. Нижний же отрезок болта закреплен в хомуте лишь односторонне, как это видно по фиг. 90. Такое устройство при резких колебаниях температуры решетки позволяет отрезку болта, ввернутому в потолок топки, перемещаться вместе с потолком кверху, полностью разгружаясь в эти моменты от растягивающих усилий.

Закипание отверстий «фонаря» с течением времени все же парализует подвижность, и такой фонарный болт начинает работать как обычный жесткий анкерный болт.

В передней части потолка топки паровоза сер. «Су», а также и на всех паровозах сер. «Э» старых выпусков мы видим подвижные анкерные болты другого устройства. Эти болты показаны на разрезах топки фиг. 42. Передние два ряда анкерных болтов выполнены несквозными, попарно соединяющимися тавровыми скобами в верхней части. Скобы подвешены на валиках к поперечным уголкам, приклепанным к потолку кожуха. При подъеме потолка верхние концы анкерных болтов приподнимаются над полками скобы и тем обеспечивают свободу подъема потолка. В эксплоатации такие подвижные анкер ные болты себя не вполне оправдали-опять-таки из-за закипания болтов и отверстий в скобах. Болт в этом случае снова не отличается от обычного жесткого.

Паровозы сер. «Эг» (германской постройки) снабжены особыми «анкерными балочками Арциша», весьма распространенными на немецких паровозах. На фиг. 91 показаны балочки в применении к паровозам сер. «Эг». На анкерном болте неподвижного ряда, обычно третьего, считая спереди, увеличенного по сравнению с другими диаметра, навинчена гайка, на которую наложена четырехугольная шайба-пластина, имеющая сверху закругленный выступ. На этот выступ шарнирно опирается балочка, как показано на фиг. 91. Неподвижный анкерный болт свободно проходит сквозь балочку. Передний конец балочки опирается на загиб огневой решетки. Укороченные болты первого и второго рядов также проходят сквозь балочку и снабжены сверху гайками и подкладками с полукруглыми выступами; подвертывая гайки, притягивают потолок к балочке. Подкладки идут поперек топки по всем балочкам, связывая их таким образом в одну общую систему.

2. Анкерные болты

При подъеме переднего угла решетки балочки несколько поворачиваются около задней шарнирной опоры. Оба передние ряда анкерных болтов продолжают держать потолок, который поэтому под давлением пара не получает добавочного изгиба.

Работа балочек Арциша оказалась сравнительно удовлетворительной.

Заметим, что при наличии плоского потолка кожуха (Бельпера) и постановке балочек Арциша участок потолка кожуха, расположенный над балочкой, приходится укреплять,-усиливать приклепкой уголков, предохраняя его от выпучивания.

Подвижные связи и болты Тэта являются более целесообразными для укрепления взаимно перемещающихся стенок, и потому они ставятся на последние паровозы сер. «Эм», «Су», «ФД», «ИС» и т. д. во всех местах, где нужно обеспечить относительную подвижность листов.

Расчет анкерных болтов

Расчет на прочность анкерных болтов производится' на разрыв так же, как и боковых связей.

Допускаемое напряжение принимается:

СТ 97

/?„ = 600 кг/см2, согласно----.

' ' ЦТ 3/2

Разбивка производится, как указано выше, по прямоугольнику. Размер площадки потолка, укрепляемой одним анкерным болтом, зависит от давления

2. Анкерные болты2. Анкерные болты
Фиг. 93.

пара. На фиг. 92 показана соответствующая кривая сторон квадрата грузовых площадей.

Обычно не удается выполнить такую разбивку грузовых площадей, чтобы давление пара на потолок распределялось вполне равномерно на все анкерные болты.

Радиальные связи, как известно, располагаются по отношению к потолку полукруглого кожуха под углами, далеко отступающими от 90°; поэтому при расчете этих связей на прочность необходимо учитывать также соответствующее увеличение силы, растягивающей связь. Производя разложение силы, действующей на стенку, на две силы, одна из которых растягивает радиальную связь, мы получаем, согласно фиг. 93, что сила, действующая вдоль болта:

2. Анкерные болты2. Анкерные болты

(18)

Фиг. 93а.

где а-расстояние между серединами смежных участков потолка, расположенных по обе стороны от продольного ряда рассматриваемых радиальных связей;

а-угол перекоса связи, т. е. угол, образованный осью ее и нормалью, проходящей через точку пересечения оси связи с дугой, по которой выгнут потолок.

По силе Р производится расчет связи на разрыв обычным порядком, указанным раньше для боковых связей. Самый расчет анкерных болтов при радиальном потолке топки и полукруглом потолке кожуха конечно условен, так как не учитывается облегчение работы болтов на 30-40% из-за восприятия части нагрузки самыми полукруглыми потолками кожуха и топки.

⇐ | Боковые распорные связи || Конструкции паровозов || Лапчатые, наклонные и поперечные связи; продольные тяжи и контрфорсы | ⇒