Основные установки

Описание устройства и основные принципы работы паровозов, фотографии паровозов

Интенсивное развитие народного хозяйства и резко возросшие требования, предъявляемые к паровозу, заставляют пересмотреть не только размеры основных частей паровоза, но и самый тип тех или иных ответственных деталей. Проблема реконструкции паровоза является актуальным вопросом современного паровозостроения, в особенности в связи с широким развитием стахановско-кривоносовского движения.

Большая мощность современного паровоза обусловливает значительное усложнение его устройства и технологических процессов его постройки. Необходимость обеспечения надежной и безопасной работы паровоза, требуемой приказом Л. М. Кагановича (приказ № 83/Ц «О борьбе с крушениями и авариями»), простого ухода в пути, простого и высококачественного дешевого ремонта паровоза в депо (приказ № 183/Ц ^ «Об улучшении использования паровозов и организации движения поездов») и на паровозоремонтном заводе-заставляет обращать особое внимание на применение высококачественных материалов для изготовления деталей, точность обработки их (по предельным калибрам) и особенно на аккуратную сборку.

У современных мощных паровозов уже проведены в жизнь следующие основные конструктивные изменения, резко отличающие их от наших паровозов старых типов. По котлу применяются радиальные потолки топок, камеры догорания, циркуляционные трубы в топках, новые типы пароперегревателей, паросушителей, многоклапанные регуляторы; изменены арматура и гарнитура новых котлов как в смысле большего удобства работы паровозной бригады, так и в целях увеличения безостановочных пробегов паровоза и улучшения измерителей его работы (сделано далеко не все); большое распространение получило и механическое отопление паровоза (стокер).

По машине проведены в жизнь новые конструкции блочных стальных цилиндров, новые конструкции поршней, позволяющие отказаться от контрштоков, многоплоскостные (многоопорные) крейцкопфы и параллели, плавающие втулки головок дышел, твердая смазка; применяются новые типы золотников.

По экипажу-брусковые рамы, новые системы и конструкции деталей рессорного подвешивания, вводится твердая смазка; применены новые конструкции тележек.

Эти нововведения уже достаточно испытаны и проверены в работе, при чем доказана полная целесообразность применения их не только на всех новых мощных паровозах, но частично и на старых паровозах (нормальной мощности).

Не отвечающая современным требованиям мощность паровоза сер. «Э», а также и большое насыщение нашего паровозного парка этими паровозами, строившимися почти без перерывов в течение 25 лет, заставили поставить и решить вопрос о прекращении их постройки.

В виду того, что наши старые, нереконструированные заводы (Сормовский, Брянский, Харьковский и старый Луганский) не могут строить паровозы серии «ФД» (в серийном порядке) из-за неприспособленности своего оборудования, Харьковским заводом под руководством инж. П. М. Шаройко спроектирован и построен паровоз сер. «СО» (Серго Орджоникидзе) типа 1-5 0. Этот паровоз является наибольшим по своим размерам, который можно пустить в серийную

"постройку на наших старых заводах. Паровоз сер. «СО» спроектирован на базе паровоза сер. «Эм» и имеет целый ряд однотипных с ним деталей, хотя во многом модернизирован; его топка имеет радиальный потолок; она оборудована циркуляционными трубами; кожух топки-полукруглый. Рессорное подвешивание осуществлено на трех точках. Главные размеры паровоза приведены в таблице 1.

Большие размеры котла паровоза сер. «СО» обусловили большую мощность паровоза.

Краткий обзор новых устройств, применяемых на новых типах паровозов, оценка каждого из них, тенденции при конструировании тех или иных новых деталей будут даны в дальнейшем, а пока укажем, что применением перечисленных выше новых устройств в паровозе далеко не исчерпывается необходимая реконструкция последнего. Современные мощные паровозы, хотя и являются более совершенными и более отвечающими предъявляемым к ним требованиям, чем наши старые образцы, все же и в таком виде не могут считаться вполне совершенным типом локомотива. Многое в паровозе можно и должно улучшить.

Целый ряд других, более экономичных локомотивов (турбовозы, тепловозы, электровозы) подчеркивает крайнюю неэкономичность паровоза как тягового двигателя. Низкий кпд (тепловой), равный в среднем (3-8%, и лишь у паровозов, оборудованных водоподогревателями, достигающий в эксплуатационных условиях 9%, показывает несовершенство паровоза в тепловом отношении. Повышение указанных коэфициентов хотя бы на один процент, проведенное в масштабе всего паровозного парка, дало бы стране ежегодно сбережения топлива в сотни тысяч тонн. Другим большим дефектом является большой расход воды.

В общей истории техники многократно повторялись положения, когда появление новых типов машин заставляло техническую мысль интенсивно работать над серьезными улучшениями старых типов, при чем зачастую проводившиеся улучшения последних обусловливали значительную жизнеспособность и старых машин на ряду с новыми.

В настоящее время выявляется целый ряд основных положений реконструкции паровоза, при чем проведение хотя бы нескольких из них открывает богатейшие перспективы экономически обоснованного долголетнего сохранения паровой тяги на ж.-д. транспорте.

Реконструкция паровоза может и должна итти по трем путям. Рассмотрим их в кратких чертах, остановившись лишь на важнейших моментах.

Первый путь-наиболее простой, но тем не менее дающий огромный эксплуатационный эффект,-это всемерное усовершенствование самого паровоза: внедрение твердой смазки, усовершенствование продувочных устройств котла, применение высокоперегретого пара (до 400-420° С), подогрева питательной воды, улучшение работы топки (процесса горения) и конуса, а также и применение конденсации о т р а б о т,а в ш б«г о п а р а, За последние годы техническая мысль упорно работает над этими вопросами.

Стремление повысить перегрев пара побудило предложить вынести перегревающую пар поверхность за пределы жаровых труб и вообще цилиндрической части котла; мы имеем вполне здоровую идею перегревателя системы Пирина; об этом перегревателе будет сказано в дальнейшем. Улучшение работы топки достигается постановкой колосниковых решеток малого живого сечения и рациональным ведением топочного процесса, а также и применением пылеугольного отопления.

Огромные потери тепла с отработавшим паром и, главное, большой расход воды паровозом заставляют форсировать вопрос о постановке вакуумных или, что проще, атмосферных конденсаторов на тендере паровозов. Если вакуумные конденсаторы дают значительную экономию топлива, но пока не применяются из-за большой сложности своего устройства, то относительно простые атмосферные конденсаторы, цель постановки которых заключается в сбережении воды и получении замкнутого цикла (питание котла дистиллированной водой), имеют чрезвычайно благоприятные перспективы своего распространения. Применение конденсации сделает по четкому определению Л. М. Кагано вича целую революцию в паровозном хозяйстве. Огромные пробеги между пунктами набора воды (раз в 10 большие, чем у обычных паровозов), значительные межпромывочные пробеги, общее улучшение работы котла (отсутствие накипи и улучшение топочного процесса из-за равномерности тяги газов сгорания дымососной установкой)-вот главнейшие достоинства паровозов с конденсацией. Рассмотрению конструкции конденсатора отводится специальная глава.

1. Основные установки

Нужно также отметить и относительно новое средство для уменьшения сопротивления паровоза при больших скоростях, это обтекаемая форма паровоза. Лобовое и бековое сопротивления воздуха быстро движущемуся паровозу могут достигать больших значений, и поэтому за последнее время за границей запроектированы и частично получили осуществление опытные обтекаемые быстроходные паровозы.

В виде примера паровоза, для которого желательно иметь обтекаемый

ПпиУЛ Указываем на эскизный проект паровоза 2-3-1, разработанный ОКБ» Коломенского завода. Схема паровоза показана на фиг. 10 Имея впереди двухосную тележку, будучи снабжен котлом с колосниковой решеткой вР 5 лі^ паровоз будет иметь наибольшие скорости порядка 120- НО кмIчас и постановка обтекаемого кожуха будет желательной. 1 постановка

1. Основные установки
Фиг. 12.

9о0На *иг- 11 показан разработанный тем же ОКБ эскиз паровоза "типа ный пппл л аеМЫМ К0ЖУХ0М- Имея «агрузку на сцепную ось в 18 т, проектный паровоз по своим динамическим качествам может иметь скорость в 140 км/час фиг. 13.

1. Основные установки

и более. Предположительно наличие обтекаемого кожуха у этого паровоза может дать при таких скоростях выигрыш мощности не меньше 230-250 л. с.

Вторым способом повышения эффективности работы паровоза является применение паровой турбины вместо паровой машины. Такой локомотив называется турбовозом. За границей уже имеются выполненные и работающие

Общезаводское конструкторское бюро.

турбовозы. Швеция является страной, где турбовозы пользуются большим распространением.

Основным преимуществом турбовоза перед паровозом является значительно более высокий коэфициент полезного действия турбовоза,-примерно В Р/з раза более высокий, чем у обычного паровоза. Объясняется это тем, что, во-первых, паровая турбина при наличии вакуумного конденсатора значительно лучше использует энергию пара и, во-вторых, в турбовозах может быть применен значительно более высокий перегрев пара: в турбовозе отсутствуют трущиеся части, непосредственно соприкасающиеся с паром; смазка их у паровоза (золотники, поршни) иногда лимитирует перегрев; динамическое воздействие турбовоза на путь также благоприятнее чем у паровоза.

1. Основные установки
Фиг. 14.

В виде примера на фиг. 12 показан турбовоз Целли. Он имеет тендер с водяным вакуумным конденсатором. Турбина расположена в передней части турбовоза. Коробка скоростей, понижающая число оборотов турбинного ротора, показана в раскрытом виде на фиг. 13.

На этой же фигуре видны и кривошипы отбойного (промежуточного) вала, соединяемые дышлами с пальцами движущих колес.

Сложность турбовоза, обусловливаемая как самой турбиной и коробкой скоростей^ так и вакуумным конденсатором, побудила завод Маффей сконструировать более простой турбовоз - без вакуумной конденсации пара. Этот турбовоз показан в' разрезе на фиг. 14, а общий вид дан на фиг. 15. Турбовоз без вакуумной конденсации конечно менее экономичен, чем однотипный турбовоз с конденсацией, но все же он дал 10% экономии топлива по сравнению с паровозом одинаковой мощности.

1. Основные установки
Фиг. 15.

Наконец нужно заметить, что за самое последнее время в Швеции начинают получать частичное распространение бесконденсаторные турбовозы (Люнгстрем) и турбовозы с атмосферной конденсацией (замкнутый цикл).

Общим дефектом всех вообще турбовозов является наличие дорогостоящих частей турбины (ротор, статор) и коробки скоростей (шестерни); последняя усложняется еще дополнительными промежуточными шестернями, необходи мыми для получения реверсивности турбовоза (турбина-не реверсивный двигатель). Для получения обратного хода турбовоза может применяться также и особая турбина; наличие ее и подавно усложняет турбовоз.

Появившиеся в последнее время паровые турбины с переменным числом оборотов обещают упростить конструкцию турбовоза. В том виде, в каком турбовозы выполняются в настоящее время, говорить об их серьезных эксплуатационных преимуществах перед обыкновенными паровозами не приходится, так как более экономное расходование топлива вряд ли может компенсировать увеличенные расходы по обслуживанию и в особенности по ремонту турбовоза. Огромные достоинства паровоза-простота его устройства, а также и ремонта, надежность, возможность работать с огромными перегрузками, простые способы реверсирования машины-пока являются непревзойденными другими типами локомотивов, кроме электровоза.

Третьим способом значительного повышения коэфициента полезного действия паровоза является применение пара высокого давления. Здесь требуется установка на паровозе парового котла, а также и машины иного типа, как об этом вкратце будет сказано в дальнейшем.

Перечень мероприятий, обеспечивающих повышение экономичности работы паровоза, можно дополнить упоминанием о приборах для предварительного подогрева воздуха, поступающего в поддувало (зольник)-теплом уходящих газов. Помимо того, что часть тепла уходящих газов возвращается в топку, наличие на паровозе воздухоподогревателя («воздушного экономайзера») способствует улучшению процесса сгорания топлива благодаря более высокой температуре топочного пространства.

Вопрос об устройстве опытного воздухоподогревателя. вкратце также освещен в дальнейшем.

Мероприятия, способствующие поднятию экономичности паровоза и улучшению его измерителей, рассматриваются в дальнейшем изложении, пока же обращаем внимание на следующие:

1) применение пара высокого давления;

2) пылеугольное отопление;

3) подогрев воздуха;

4) конденсация мятого пара.

⇐ | Главные размеры некоторых характерных типов паровозов || Конструкции паровозов || Понятие о применении в паровозах пара высокого давления | ⇒