Цилиндровые и золотниковые втулки

Описание устройства и основные принципы работы паровозов, фотографии паровозов

Если чугунные цилиндры снабжаются чугунными втулками только после ряда расточек цилиндра, когда стенка его уменьшается до минимальной допустимой толщины,-блочные цилиндры еще при изготовлении их на заводе снабжаются чугунными втулками; это необходимо делать, как уже указано раньше, для облегчения работы поршневых колец. Рассмотрим подробнее такие втулки.

Толщина стенки чугунной втулки выбирается обычно в 20 мм (США-19 мм- %"); эта толщина позволяет дать втулке ряд расточек при ремонте. Через несколько расточек толщина стенок втулки уменьшается до 5-б мм, после чего изношенную втулку разрезают, вынимают из цилиндра и затем запрессовывают новую.

Материал втулок раньше назначали-мягкий чугун марки ч. л.-1(ОСТ 970). Такие втулки в работе оказались неустойчивыми и сравнительно быстро истирались.

Поэтому вопрос о качестве чугуна для втулки был пересмотрен, и выработана новая характеристика его. Механические свойства: твердость по Бринелю- 190-.-240 (обязательное условие, чтобы разница в твердости втулок и соответствующих колец не превышала 15 единиц Бринеля), временное сопротивление изгибу-40 кг/мм2; стрела прогиба для образца диаметром 30 мм и длиной 600 мм- не менее 8 мм.

Обращаем внимание на удачное применение в США такого же чугуна с присадком небольшого количества хрома и никеля. Этот чугун, предложенный фирмой Фультон 1 и названный ею «фультонит», оказался очень устойчивым в работе на истирание, имея твердость по Бринелю от 190 до 240 2. Подобный чугун с примесью хрома 0,4-0,8% и никеля 0,1% теперь удачно применяется на паровозах сер. «ФД» и «ИС».

Наличие чугунной втулки в стальном цилиндре позволяет допускать на его внутренней поверхности (расточенной под постановку втулки) небольшие местные пороки и изъяны металла, не уменьшающие прочности самого цилиндра, и самая обработка (расточка) поверхности может производиться с повышенными скоростями. резания соответствующими резцами; очень гладкой поверхности здесь иметь не требуется, так как эта поверхность не является рабочей в эксплуатации паровоза (кольца работают по втулке).

Укрепляется втулка в цилиндре в основном-запрессовкой, дополнительно- нажатием цилиндровых крышек. Торцы цилиндра под притирку окончательно обтачиваются после постановки втулки, при чем длина последней делается одинаковой с длиной цилиндра. Обтачивающий торец цилиндра резец заодно обтачивает и торец втулки. Помимо этого в боковую поверхность цилиндра и втулки ввертываются две стопорных пробки большого диаметра, предохраняющие втулку от провертывания (при расточке во время ремонта).

«Тройное» укрепление втулки является необходимым. Основной элемент- запрессовка; с течением времени запрессовка иногда слабнет из-за меньшего коэфициента расширения чугуна по сравнению со сталью. Имели место (США) случаи, когда втулка, не укрепленная радиальными пробками, несколько провертывалась (во время расточки) и фрезерованные в ней окна для впуска и выпуска пара сдвигались относительно паровых каналов цилиндра. Нажатие крышками тоже является необходимым; оно предохраняет втулку от продольных перемещений по цилиндру.

Натяг для запрессовки втулки определяется из расчета допускаемых напря-

1 Fulton Iron Works Со (st. Lou:s Missouri).

8 Подробнее о фультоните, его химическом составе и физических свойствах см. Locomotive Cyclopedia, изд. 1930 г., стр. 1329.

жений материала цилиндра на растяжение, при учете, конечно, и естественного напряжения в стенке цилиндра на разрыв силой пара. Величина этого дополнительного напряжения обычно не превосходит напряжения за счет котлового давления пара. Рассчитав по законам упругости натяг втулки, мы получаем допустимую величину его примерно в 0,0002 0,00025 диаметра втулки. Давление запрессовки, вообще говоря, зависит от диаметра втулки. Например, для втулок наружного диаметра 700-720 мм, оно колеблется в пределах 40 45 т. Так, цилиндровые втулки паровозов сер. «ФД» и «ИС» запрессовываются под давлением 35-45 т; расчетный натяг-0,17-0,22 мм.

Заметим, что по технологическим соображениям (износ резца, удобство запрессовки, лучшее направление при запрессовке, уменьшение хода пресса) наружный диаметр цилиндровых втулок паровозов сер. «ФД» и «ИС» обточен со ступенькой в 1 мм по средине длины; соответствующим образом расточен и самый паровой цилиндр.

Стопорные пробки изготовляются из того же чугуна, что и втулки. Это гарантирует одинаковую величину износа как самой втулки, так и торца пробки, являющегося участком рабочей поверхнссти «бочки» цилиндра.

Что касается золотниковых втулок, то они удерживаются на месте в основном также запрессовкой (для диаметра 330 мм у паровозов сер. «ФД» и «ИС» давление запрессовки равно 10-12 т). От пров ртывания втулки удерживаются стопорными болтами, ввертывающимися в стенку втулки через стенку золотникового цилиндра.

Толщина золотниковой втулки вы- I

бирается или одинаковой или немного _________--.

меньшей цилиндровых втулок. I

3. Цилиндровые и золотниковые втулки

Для удобства запрессовки и золотниковые втулки возможно также делать ступенчатыми. Поэтому в золотниковой коробке, например паровозов сер. «ФД> и «ИС», впереди и сзади на длине 167 мм от плоскостей притирок диаметр расточки-371 мм, а на остальной длине запрессовки-370 мм. Материал золотниковых втулок такой же, как и цилиндровых (см. выше).

Паровые окна в золотниковых втулках делаются в количестве двух рядов в обычных конструкциях втулок, и в количестве только одного ряда для цилиндров Лима.

Контур окон должен быть в виде ромба для достижения равномерного износа рабочих поверхностей кольца, соприкасающихся с золотниковой втулкой.

Во избежание поломок колец некоторые перешейки между окнами делают уширенными и прямыми; кольца на золотнике устанавливают так, чтобы замок пробегал по этому широкому прямому перешейку; иначе возможны поломки замков.

Изготовление окон может производиться двумя способами. Первый-фрезеровка по копиру каждого парового окна. Второй-более современный и более рациональный способ получения отсекающих пар кромок окон-проточкой кромок, как показано на фиг. 296. Отливаются несквозные ромбообразные углубления, расположенные по кольцевой наружной поверхности втулки. При рас точке втулки окна прорезаются насквозь (см. припуск на расточку на фиг. 296), и заключительной станочной операцией является проточка очень узких (ширина 2 мм) канавок на внутренней рабочей поверхности втулки, необходимых для получения точного расположения отсекающих пар кромок окон. Канавки, конечно, не имеют никаких перешейков (токарная операция), но ничтожная ширина канавки не позволяет «провалиться» в нее уплотнительному золотниковому кольцу. Заключительной отделочной слесарной операцией является зачистка заусенцев у дна этой канавки. Такой способ изготовления окон обходится в несколько раз дешевле старого способа индивидуальной фрезеровки каждого окна. Проточка канавок производится на том же токарном или карусельном, станке, на котором производилась обточка и расточка втулки.

Как нам известно из теории парораспределения паровозов, у паровых машин мощных паровозов пока применяются золотники с удлиненным ходом (с так называемой «ограниченной отсечкой»). У наших мощных паровозов сер. «ФД» и «ИС» весь парораспределительный механизм был запроектирован так, что максимальной отсечкой является-0,6. ;Для облегчения трогания паровоза с места в паровозах с ограниченной отсечкой в золотниковой втулке устраивается малое дополнительное окно для впуска пара. Размеры окна невелики и у паровозов серии «ФД» они равны 4 • 40. Расположено окно перед рядом основных окон-как показано на фиг. 296а.

⇐ | Устройство паровых цилиндров || Конструкции паровозов || Размеры паровых цилиндров и их частей | ⇒