Конструкции дышел

Описание устройства и основные принципы работы паровозов, фотографии паровозов

Каждое паровозное дышло составляется корпусом его (штанга или стебель с двумя головками по концам) и подшипниками со всеми их деталями и устройст- , вом для подтягивания износившихся вкладышей. Последнее устройство у современных дышел отсутствует вовсе, и износившиеся вкладыши-втулки просто заменяются новыми.

Дышла паровоза работают в чрезвычайно тяжелых условиях, с весьма значительными напряжениями материала и относительно небольшими запасами прочности. Все дышла, и в особенности поршневые, должны в достаточной мере удовлетворять двум почти противоположным требованиям-быть минимального веса и в то же время достаточно прочными. Поэтому вопросы конструкции дышел и их расчета на прочность, оценки выбранного для их изготовления материала, а также и обработки дышел являются весьма ответственными, в особенности в связи с повышением технических скоростей и безостановочными пробегами.

На фиг. 280 и 280а показано в числе прочих деталей общее расположение дышел паровозов сер. «ФД» и «ИС».

Общее расположение дышел

Расположение дышел должно быть таково, чтобы при движении паровоза отдельные смежные спарники могли иметь некоторые относительные колебания в вертикальной плоскости (неровности пути) и в горизонтальной, чтобы спарники, приводящие в движение спаренные оси с боковым перемещением, не задевали за смежные детали, например, противовесы колес подвижных осей и колес соседних «жестких» (т. е. не имеющих поперечного перемещения под паровозом) осей не задевали за крейцкопф и т. д.

Возможность относительных колебаний соседних дышел в вертикальной плоскости обеспечивается устройством шарниров между дышлами с горизонтально расположенными валиками этих шарниров.

Возможность относительных колебаний дышел в горизонтальной плоскости обеспечивается или зазорами между горизонтальными валиками и стенками отверстий или, что сложнее, постановкой возле горизонтальных валиков особых вертикальных. В этом случае два рядом расположенных валика-горизонтальный и вертикальный с фасонной крестовиной между ними-напоминают универсальный шарнир Гука.

Что касается поршневого дышла, то у задней головки имеется опасность ее выхода из габарита подвижного состава. При постановке цельных втулочных подшипников проверка на вписывание в габарит производится только при первоначальном конструктивном оформлении дышел; при клиновых задних головках поршневых дышел у некоторых паровозов клин при износе подшипников настолько перемещается вниз, что выходит за линию габарита.

1 Более детальные сведения о параллельных рамках паровозов сзр. «ФД» и «ИС» см. чертежи этих паровозов.

Штанги дышел и расположение головок

Штанга, или стебель, является основной частью дышла. Расположенные по концам штанги головки надеваются или на пальцы или на валики шарниров сцепных дышел. Наилучшей (наиболее прочной и надежной) является симметричное расположение в одной вертикальной плоскости обеих головок и самой штанги, как показано на фиг. 349-1, изображающей дышло в плане. Поршневые дышла должны иметь только такую симметричную форму.

В спарниках часто приходится делать смещенные на величину а в горизонтальной плоскости головки, как показано на фиг. 349-И, в тех случаях, когда имеется опасность задевания, например, передней головки сцепного дышла за корпус крейцкопфа. В этом случае один из спарников должен иметь или одну «сбитую» головку, или лучше (в этом случае уменьшаются напряжения из-за внецентренной нагрузки) обе головки, как показано на фиг. 349-III. В последнем случае величина в смещения головок разделяется на обе головкипо -~, и штанга работает в относительно лучших условиях.

1. Конструкции дышел
Фиг. 349.

Сечение штанги может быть или прямоугольным, или двутавровым, как показано на фиг. 350. Прямоугольное сечение дышел пользуется большим распространением в спарниках товарных парово- | зов, двутавровое-в поршневых дышлах всех современных паровозов и в спарниках огромного большинства пассажирских паровозов. Дышла в числе прочих напряжений испытывают значительные напряжения на изгиб в вертикальной плоскости силами инерции. Поэтому момент инерции сечения дышла 1Х должен быть значительно больше, чем /„. Именно это соображение и заставляет применять двутавровые или прямоугольные, а не квадратные или даже круглые сечения дышел, как это иногда делали в старину.

Вообще говоря, прямоугольное сечение дышел дает уменьшение веса заготовки и стоимости станочной обработки, так как отпадает необходимость фрезеровки канавок на обеих боковых гранях штанги, но вес дышел с прямоугольными сечениями стеблей больше, поэтому применять их в быстроходных паровозах не следует даже для спарников. С другой стороны, на многих наших старых товарных паровозах сечения сцепных дышел в свое время были сделаны двутавровыми; это говорит о безусловном удорожании таких дышел, с чем прежде не особенно считались, назначая дополнительную длительную дорогую фрезерную работу. Заметим, что все мощные товарные паровозы сер. «ТА», ТБ», «ФД», а также и «СО» имеют спарники прямоугольного сечения.

1. Конструкции дышел

Двутавровое сечение в свою очередь может быть двух типов-с большой и малой толщиной стенок, как показано на фиг. 350 на двух правых проекциях. Дышла с толстыми стенками сечения требуют меньшего объема станочной обработки и меньшей разницы в черном и чистом весах дышла. Поэтому тонкостенные сечения дышел должны назначаться только в действительно требующих этого условиях-в быстроходных мощных пассажирских паровозах.

Толщина вертикальной стенки штанги поршневого дышла у наших старых товарных паровозов колеблется в пределах 16-22 мм («Эу » и «Эм»-20 мм), у мощных-12-16 мм («ФД»-15 мм); у пассажирских, где вопросы динамического воздействия на путь и уменьшения в связи с этим весов движущего механизма и особенно веса поршневых дышел приобретают чрезвычайно важное значение, вертикальные стенки назначаются еще более тонкими-до 10-12 мм.

Заметим, что этот вертикальный простенок почти не увеличивает самой прочности дышла; активно работают лишь верхняя и нижняя горизонтальные полки; вертикальный простенок можно рассматривать как элемент, соединяющий в одно монолитное целое горизонтальные полки и воспринимающий на себя силы сдвига при изгибе дышла в вертикальной плоскости.

Но уменьшать толщину простенка за пределы 10-12 мм все же не следует по чисто технологическим соображениям. Здесь при фрезеровке второй (по порядку) канавки жесткость дышла, укрепляемого на столе горизонтально-фрезерного станка, настолько уменьшается, что приходится, во-первых, значительно чаще расставлять зажимы и, кроме того, понижать подачу.

По длине дышла сечение штанги сцепных дышел делается неизменным, хотя по условиям прочности желательно было бы сечение в средней части по длине спарника делать несколько увеличенным-для лучшего сопротивления продольному изгибу и силам инерции.

Для получения минимального усложнения технологического процесса обработки поршневых дышел ширина штанги их (т. е. ширина полок в плане, см. фиг. 349) делается постоянной по всей длине штанги. Но в ы с о т а сечения делается переменной, так как силы инерции, нагружающие штангу на изгиб, не одинаковы по длине штанги. Они имеют максимальное значение у задней головки и близкое к нулю у передней. Поэтому и штанга имеет увеличенную высоту не по середине своей длины, а несколько ближе к задней головке.

Наиболее опасным местом штанги с постоянным сечением является не средина ее длины, а сечение, несколько сдвинутое от средины к задней головке, находящееся примерно на расстоянии 2/э Длины дышла; подробнее об этом сказано при расчете дышла на прочность.

На фиг. 351 показаны семь различных типов штанг поршневых дышел \ Проекция I показывает штангу с прямоугольным сечением постепенно уменьшающейся высоты по мере отдаления от задней головки. Этот тип дышла устарел и в настоящее время не применяется вовсе, уступив свое место варианту II-штанге двутаврового сечения. Ширина фрезерованной канавки а в рассматриваемом случае постоянна по всей длине (фрезеризуется за один проход цилиндрического фрезера), наружные - верхняя и нижняя горизонтальные поверхности - прямые. Это-более совершенное выполнение штанги, имеющее все же относительно повышенные напряжения в сечении А-А и близких к нему. В современных паровозах такой контур также не употребляется, так как путем совершенно незначительного усложнения фрезеровки наружных верхних и нижних горизонтальных поверхностей, как показано по варианту III, можно достичь вполне рациональной конструкции штанги. По варианту III сечения штанг на участке приблизительно 0,4 / от задней головки делаются неизменными и затем постепенно уменьшающимися к передней головке. Это достаточно рациональная конструкция при сравнительно несложной обработке; такие дышла, например, применены в паровозах сер. «Э», «Эу», «Эм», «С», «Су», «ФД» и др.

Обращаем внимание на неизменную по всей длине штанги ширину канавки. Такая форма канавки даст возможность за одну установку пройти фрезером всю длину штанги; в смысле распределения металла в сечении такая канавка дает худ-

1 Фиг. 351 для наглядности дает изображение штанг дышел в несколько утрированном виде-длина дышла резко уменьшена по сравнению с высотой.

шие результаты чем показано по варианту IV. Здесь и наружные горизонтальные плоскости и борты канавки сделаны постепенно суживающимися по мере отдаления от задней головки. В смысле веса дышла эта конструкция предпочтительнее предыдущих, иименно это обстоятельство обусловило применение подобной формы штанги для дышел паровоза сер. «М»; недостатком конструкции являются все-таки неодинаковые величины напряжений в штанге по ее длине: средние участки оказываются более опасными (так же, как и по варианту II). При фрезеровке внутренней канавки приходится ее обработку вести в два приема короткими цилиндрическими фрезерами; длина фрезера должна быть несколько больше половины ширины канавки у передней головки. Дышло обходится зна чительно дороже, чем предыдущие; рекомендовать его для применения не приходится.

1. Конструкции дышел

Еще более совершенным в смысле распределения материала в сечении штанги, но и еще более сложным по обработке является вариант V (в паровозах не употребляется). Здесь каждая продольная канавка фрезеруется затри установки.

Рассматривая все показанные варианты I-V, мы видим, что налицо имеется стремление сделать сечение штанги во всех ее участках таким, чтобы дышло было равнопрочно по всей его длине. Необходимость упрощения станочной обработки заставляет отступать от наиболее совершенных типов.

По мере увеличения размеров паровозов длины поршневых дышел все более и более увеличиваются. Так, если огромное большинство наших старых паровозов имеет длины дышел между центрами подшипников в 2 200-2 700 мм и в очень редких случаях превосходит эти величины («К» и «Ку»-3 280 мм, «У» и «Уу»-

2 950 мм), то у мощных товарных паровозов они увеличиваются до 3 ООО-3 100 мм («ФД»-3 025, «ТА»-3 030, «ТБ»-3 040 мм) и у мощных пассажирских -до

3 800-3 900 мм («ИС»-3 850 мм). Наибольшие осуществленные длины имеют поршневые дышла некоторых американских паровозов, превышающие 4 ООО мм. В подобных паровозах часто делают две ведущих оси; дышло соединяет валик крейцкопфа с пальцем первой ведущей оси. Большая длина дышла и огромные усилия, передаваемые им, обусловливают при первоначальном проектировании паровоза настолько большой вес дышла, что иногда не удается достичь достаточно удовлетворительного уравновешивания паровоза даже при постановке составного поршневого дышла,-о последнем речь ниже.

Иногда приходится итти на небольшое дальнейшее усложнение станочной обработки дышла, применяя профиль его боковых поверхностей согласно варианта VI фиг. 351. На приведенном эскизе даны размеры штанги для крупного паровоза. Обращаем внимание напрямую канавку в дышле (одинакового профиля по всей длине штанги), изготовляемую наиболее простым способом. Зато контур наружных горизонтальных поверхностей имеет форму выпуклой ломаной линии. Горизонтальная полка вблизи задней головки имеет высоту 35 мм, затем 40 мм и у передней головки-только 32,5 мм. Однотипное с этим поршневое дышло применено и в паровозах сер. «ИС».

Наконец теоретически наиболее совершенной является форма штанги согласно варианта VII. Здесь мы имеем брус равного сопротивления изгибу при наиболее рациональном размещении материала в сечении. Такая форма горизонтальных полок, изогнутых по параболе или даже по ломаным линиям, как показано на ^проекции VII, является, конечно, наиболее трудно осуществимой.

Материал, из которого обычно отковывается дышло,-твердая сталь марки ст.-5 повышенная (ОСТ 4125). Только при таком материале оказывается возможным допустить значительные напряжения в дышле и тем самым получить относительно небольшой вес его. В современных мощных пассажирских и быстроходных товарных паровозах возможно итти по пути дальнейшего увеличения допускаемых в дышле напряжений, применяя при этом высокосортную легированную сталь. В США часто поршневые дышла куют из ванадиевой стали; в Англии и Германии-из стали с присадком никеля или хрома и никеля. Мы также частично встали на этот путь, применив для отковки поршневых дышел паровоза сер. «ИС» никелевую сталь. Никель у нас пока дефицитен. Расширять области его применения пока не следует.

В виде примера выполнения дышел на фиг. 352 дан чертеж поршневого дышла паровоза сер. «Эу» и на фиг. 353-тоже паровоза сер. «ФД» (первого паровоза этой серии)1.

Рассматривая штанги дышел, мы видим, что выполнены они по типу варианта III фиг. 351. Переход к головкам выполнен посредством закруглений достаточно большого радиуса.

Расположение головок дышла-симметрично относительно вертикальной средней продольной плоскости. Это позволило сделать одинаковыми корпусы дышла для правой и левой сторон паровоза.

1 Ширина полки штанги дышла «ФД» (в плане) в 1935 г. увеличена е 100 до 105 мм.

1. Конструкции дышел

Показанные на фиг. 352 и 353 поршневые дышла в основном могут считаться типовыми-первый для старых и второй-для современных мощных паровозовг. Конструкции головок рассматриваются в дальнейшем изложении этого параграфа; издесь же продолжим рассмотрение корпусов дышел.

1. Конструкции дышел

Некоторые сцепные дышла паровоза сер. <<ЭУ» и «Эм» показаны на фиг. 354 и 355. На первом изображено переднее сцепное дышло паровоза «Эу» и втором-ц ентровое (одна из головок которого навешивается на сцепную шей-

1 В серийной постройке дышла «ФД» имеют ряд конструктивных изменений, указанных в дальнейшем при рассмотрении дышловых головок.

:ку ведущего пальца) дышло паровоза сер. <:ЭМ», называемое «средним передним» сцепным дышлом. Вся система сцепных дышел у паровоза с пятью движущими осями составляется четырьмя сцепными дышлами (для одной стороны паровоза): передним (фиг. 354), средним передним (фиг. 355), средним задним и задним. Можно также называть сцепные дышла, нумеруя их от переда паровоза- первое сцепное дышло, второе, третье и т. д.

1. Конструкции дышел 1. Конструкции дышел

Штанга дышла сделана в первом случае двутавровой-это обусловило увеличение стоимости дышла; применение прямоугольных сечений снижает стоимость их; противовесы в этом случае должны быть сделаны более тяжелыми. Именно такие сечения дышел применены, как указано выше, в спарниках паровозов сер. «Эм» (фиг. 355) и мощных товарных паровозов. Заметим, что сечение спарника <:ЭУ» на фиг. 354 имеет наружные размеры 56x94 мм. Применение прямоугольного сечения позволило назначить (по расчету на прочность) сечение всего 40 х90 мм.

На фиг. 356 и 357 в виде примера показаны два различных дышла паровоза сер. «ИС»: на фиг. 356 изображено третье (заднее) сцепное дышло и на фиг. 357- центровое (второе).

На фиг. 356а показано первое ц четвертое сцепные дышла паровоза сер. <;ФД».

Рассматривая фиг. 356а, мы можем убедиться, что изготовленные по этому чертежу правые и левые дышла запроектированы для постановки на паровоз в количестве четырех, несмотря на то, что головки дышел смещены в горизонтальной плоскости. Изображенное на фиг. 356а дышло является передним правым спарником. В точности такое же дышло является и левым задним. Дышло, откованное со смещением головок в другую сторону, является левым передним и одновременно правым задним. Такое объединение дышел упрощает и удешевляет процесс изготовления их.

1. Конструкции дышел
Фиг. 356л.

При отсутствии смещения головок удалось бы все четыре спарника сделать в точности одинаковыми.

Заметим, что смещение головок произведено для обоих концов дышла; общее перемещение в горизонтальной плоскости одной головки относительно другой равно, как это видно из чертежа, 6 -{- 7 = 13 мм.

В заключение нужно упомянуть о так называемых поршневых дышлах тандем, иногда применяющихся у крупнейших паровозов. У таких паровозов количество ведущих колесных пар равно двум.

Поршневые дышла-тандем имеют оригинальное шарнирное устройство, как это показано на фиг. 358, изображающей движущий механизм одного американского паровоза. Дышло состоит из двух частей-передней и задней. Передняя заканчивается большой вилкой, между щеками которой закладывается головка второй (задней) половины поршневого дышла. Последняя имеет аналогичное со сцепными дышлами расположение, будучи навешена своими головками на пальцы смежных колесных пар. На самом деле эта вторая половина поршневого дышла работает в отличных от спарников условиях, являясь органическим продолжением передней половины поршневого дышла. На фиг. 358а показано фото другого американского паровоза с дышлом-тандем. Дышло показано с разрезанной головкой.

1. Конструкции дышел

Рассматривая вильчатое соединение дышла-тандем, показаное на фиг. 359, с его цельными втулками, мы видим, что усилие от передней половины дышла к задней передается непосредственно длинной (запрессованной) втулкой. Работа первого ведущего пальца облегчается. Второй ведущий палец обычно имеет две шейки - одну для спарников задней группы колес, а другую - под навеску второй половины дышла-тандем (см. штангу слева на фиг. 359). Вторая половина поршневого дышла соединяет оба ведущих пальца и приводит в движение заднюю группу колес. Передняя псловина пгршневсго дышла приводит в движение всю группу колес. Ведущие пальцы работают в относительно благоприятных условиях и без труда могут быть вписаны в габарит даже у крупнейших паровозов; это объясняется в основном пониженной характеристикой грения. Как упомянуто раньше, в вилку передней половины дышлазапрессовывается стальная ступенчатая втулка, средняя часть которой использована под навеску передней головки задней половины дышла.

1. Конструкции дышел 1. Конструкции дышел
Фиг. 359.

Головки дышел

Головки дышел, как известно, бывают двух основных типов - открытые и закрытые. В паровозах, в особенности старых серий, применяются как те,так и другие. Открытые головки, выполненные в виде большой вилки, в которую закладывается бронзовый подшипник, применяются только для навески задних концов поршневых дышел на палец колеса многих серий паровозов; закрытые-у передних концов поршневых дышел и у сцепных дышел.

Открытые головки рассчитаны на постановку разрезных подшипников, как это, например, показано на фиг. 352. Здесь подшипник составлен из двух половин, подтягивающихся при износе клином, пропущенным в прорезы стержней вилки. Для передачи давления клина на подшипник имеется большая промежуточная скоба головки, к выступу которой, снабженному прорезами, укрепляется клин по окончании регулировки.

Открытые головки применяются на поршневых дышлах старых паровозов (и у первых паровозов «СО>) в основном для удобства навески и съема поршневого дышла. Если ведущий палец откован за одно целое с контркривошипом, то открытая головка является совершенно необходимой.

Применение втулочных бронзовых подшипников и съемных контркривошипов позволяет сделать задние головки поршневых дышел закрытыми, как это показано, например, на фиг. 353. Сама головка при таких подшипниках оказывается значительно более компактной и легкой. В мощных паровозах втулочные подшипники всех дышел, в том" числе и поршневого (задняя головка), получили огромное распространение. Только такие подшипники обеспечивают возможность вписать в габарит подвижного состава головку поршневого дышла мощного паровоза. Заметим, что при износе подтягивающихся подшипников клин приходится настолько перемещать вниз, что он вплотную приближается, а у некоторых старых паровозов, как уже упомянуто, даже выходит за линию габарита подвижного состава.

Передние головки поршневых дышел делаются всегда закрытыми, с разрезными бронзовыми подшипниками, при износе подтягиваемыми клином. Передний конец поршневого дышла задвигается в полость между щеками крейцкопфа, и по условиям сборки и разборки механизма, а также по условиям продолжительности работы возможно применение главным образом разрезных подшипников, хотя за границей отдельные паровозы выполняются в виде опыта с втулочной головкой и у переднего конца поршневого дышла.

Клин передней головки (уклон1/в-1/7)м°жет перемещаться или в вертикальной плоскости, как показано на фиг. 352, или в горизонтальной (фиг. 353). Заметим, что ббльшие размеры щек крейцкопфа и необходимость свободного доступа к клину обусловили значительное удлинение передней головки дышла, изображенного на фиг. 353 (паровоз сер. «ФД»), и необходимость, в связи с этим, постановки дополнительного сухаря между клином и подшипником.

Клин передней головки дышла может быть выполнен или в виде прямого параллелепипеда со скошенной гранью, как показано на фиг. 352, или же в виде цилиндра с косым боковым срезом, как показано на фиг. 353. Последнее оказывается вполне приемлемым при горизонтальном расположении клина; обработка такого клина проще и дешевле.

Клин передней головки по фиг. 353 имеет нарезанный хвостовик, на которыйнавернуты гайка и контр-гайка. Хвостовик является слабым местом конструкции;: опыт эксплуатации других паровозов с подобным устройством клиньев показывает, что имеющие иногда место обрывы хвостовика приводят в лучшем случае к выходу паровоза из строя, а иногда и сопровождаются крупными поломками ответственных частей машины. Другим недостатком конструкции является относительно высокая стоимость такого клина. Поэтому в серийной постройке паровозов сер. «ФД» передняя головка дышла переделана, как показано на фиг. 360. Клин сделан с нарезанным отверстием, куда ввернут болт, законтриваемый гайкой. Здесь и подтягивание производится более удобно, и стоимость клина меньше, и болт работает более надежно (примерно постоян ное сечение по всей длине). Заметим, что здесь между сухарем и подшипником введена дополнительная прокладка, обеспечивающая нажатие клина на всю вертикальную поверхность подшипника.

1. Конструкции дышел
Фиг. 360.

Головки сцепных дышел делаются всегда закрытыми. Соединение сцепных дышел одного с другим-шарнирное, на валиках, расположенных в непосредственной близости к пальцам. Валики изготовляются из ст.-2 с последующей цементацией. Спарники делаются такими, чтобы из двух смежных один имел вилку, а другой, соединяющийся с первым,-хвостовик, задвигающийся в эту вилку. Для устранения износа самих дышел у их хвостовиков в отверстия для валиков вставляются цилиндрические цельные втулочки (см. напр. флг. 355). Отверстия валиков в щеках вилок снабжаются коническими разрезными втулоч-ками, как показано на фиг. 354, 356 и 356а.

Хвостовик прежде делали удлиненным, значительно более длинным, чем это требовалось бы только для размещения валика; вилка тоже имела длинные щеки.

1. Конструкции дышел1. Конструкции дышел
Фиг. 364

Так делали для ограничения взаимных перемещений дышел в горизонтальной плоскости; считалось, что иначе валики и втулочки, в которых они расположены, испытывают большое перенапряжение материала при случайных «изгибах» системы дышел в горизонтальной плоскости, неизбежных в самом процессе сборки системы спарников и навески ее на сцепные пальцы. Удлиненная вилка под такой хвостовик показана на фиг. 354. Теперь от такого усложнения отказались без всякого ущерба для дела и делают короткие хвостовики (см. напр. фиг. 355).

Во всех современных мощных паровозах, а также и в паровозах сер. «Э» и ■СО» головки сцепных дышел делаются, как указано раньше, закрытыми и рассчитанными на постановку втулочных подшипников. Лишь центровой подшипник паровоза сер. «Э» всех индексов имеет подтягивающийся разрезной подшипник, как указано на фиг. 355.

Для возможности прохода паровоза по кривым отдельные движущие колесные пары имеют боковое перемещение. Это иногда заставляет итти на усложнение конструкции спарников и их головок, которое обеспечивало бы нужный «излом» оси системы спарников в горизонтальной плоскости. Если во многих мощных товарных паровозах, имеющих, как мы увидим в дальнейшем, большие зазоры между пальцами и втулочными подшипниками, оказывается возможным обойтись вовсе без усложнений конструкций спарников и относительные перемещения спарников в горизонтальной плоскости осуществлять именно за счет этих зазоров, в быстроходных паровозах приходится итти на применение шаровых подшипников; прежде иногда соединяли отдельные спарники в одну систему посредством универсальных шарниров. Такое усложнение дышел считалось необходимым в наших старых системах подтягивающихся подшипников, обусловливающих крайне малые зазоры между пальцем и подшипником. В виде примера сцепных дышел с подтягивающимися подшипниками, в том числе и шаровыми, а также и шарниров дышел на фиг. 361 и 362 показаны сцепные дышла паровоза сер. «Су»-переднее и заднее. У этого паровоза передняя сцепная колесная пара имеет боковое перемещение в 25 мм в каждую сторону (т. е. полное перемещение в обе стороны-50 мм). Такое перемещение заставило подшипник дышла передней сцепной колесной пары сделать шаровым, как показано на фиг. 361. Здесь палец имеет относительно небольшой даиметр (й = 90 мм), так как на пальце надета и закреплена шпонкой от провертывания стальная втулка, обточенная по шару. Отсутствие износа пальца позволило обойтись без увеличения диаметра на последующие обточки при ремонте, как это приходится всегда делать, назначая размеры изнашивающихся деталей.

Таким образом, в паровозе сер. «Су» мы имеем как бы шаровой палец первой сцепной колесной пары. Этот палец вращается в расточенном по шару бронзовом разрезном подтягивающемся подшипнике. Заднее сцепное (центровое) дышло парс-воза сер. «Су» имеет также разрезные подшипники. Обращаем внимание на передний (правый на фиг. 362) хвостовик этого дышла: для обеспечения подвижности переднего дышла в горизонтальной плоскости (кроме обычного-в вертикальной плоскости) хвостовик рассматриваемого центрового дышла имеет крестообразный кулачок с двумя взаимноперпендикулярными валиками, представляющий собой нечто иное, как универсальный шарнир. Такой шарнир обеспечивает переднему сцепному дышлу возможность любых перемещений как в горизонтальной плоскости при проходе по кривым, так и в вертикальной-толчки, неровности пути.

Заметим, что если детали шарниров дышел-валики и втулки-изготовляются из ст.-2 с последующей цементацией, то кулачок универсального шарнира изготовляется непременно из ст.-5 повышенной, т. е. из того же материала, из которого отковываются и самые дышла.

Следует отметить, что практика показала возможность отказаться от применения подобной конструкции, которая, кстати сказать, работала плохо, и новые паровозы сер. •■■.Су» снабжаются дышлами с шаровым шарниром1 и шаровым подшипником передней сцепной оси.

1 По типу шарнира правого конца дышла по фиг. 357.

Дышловые подшипники

Подшипники дышел изготовляются из твердой бронзы, лучше специальной, состав которой указан в дальнейшем. Для уменьшения трения подшипники снабжаются баббитовой заливкой (при жидкой смазке).

Пригонка подшипников к рамкам головок должна быть плотная; только в этом случае подшипник будет достаточно надежно сидеть на месте. «Слабая» пригонка вызывает небольшие, но постоянно имеющие место при движении паровоза перемещения подшипников в рамках и быстрое обминание поверхностей и даже разбивание подшипников.

Для надежного укрепления в рамках головок разрезные подшипники обычно имеют с обеих сторон дышла бурты. Одним из существенных недостатков подтягивающихся разрезных подшипников является необходимость длительной и кропотливой пригонки подшипников к рамке.

Втулочные подшипники представляют собой бронзовые втулки с бортом с одной стороны (с внешней), вставляемые в расточенное отверстие головки. Такой подшипник-втулка или закрепляется неподвижно в корпусе головки посредством специального болта, как это применено во всех паровозах сер. «Э», «Эу», «Эм», «СО» (для «Эу» см. фиг. 354 и 355), или же вставляется свободно в отверстие головки с зазором по диаметру, равным 0,4-0,5 мм (зависит от диаметра втулки). Внутренний диаметртакой втулки делается в свою очередь больше диаметра пальца на такую же величину в 0,4 -0,5 мм. Таким образом, втулка может провертываться вместе с пальцем внутри корпуса головки или же вместе с корпусом головки быть относительно «неподвижной», тогда палец будет вращаться внутри этой втулки. Такая втулка окружается и снаружи и изнутри слоем твердой смазки и как бы «плавает» в ней. Это - так называемые «плавающие» или «скользящие» втулки.

1. Конструкции дышел

Если уже простые жесткие (т. е. укрепленные в головке дышла) втулки на паровозах сер. «Э» оказались достаточно рациональными, то плавающие втулки дают еще лучшие результаты в эксплуатации.

Основной недостаток разрезных подтягивающихся подшипников заключается в необходимости частой регулировки подшипников. Эту работу обычно выполняет машинист, и иногда неудачно. Между тем соблюдение небольших нужных для надежной работы паровоза зазоров в подшипниках чрезвычайно важно. Уже одно это обстоятельство не позволяет считать разрезные подшипники совершенными. Имеют место случаи то большого стука движущего механизма, то грения пальцев и даже расплавления подшипников. Это в значительной мере уменьшает общую надежность работы паровоза. Стремление освободить машиниста от серьезной операции по проверке дышел обусловило применение в паровозах сер. «Э» втулочных подшипников. Однако эти последние имеют существенный дефект- они жестко укреплены в головках. Поэтому большие горизонт альные продольные усилия в спарниках вызывают крайне неравномерный износ внутренней рабочей поверхности втулки: в то время, как боковые участки имеют значительный износ, верхние и нижние его почти не имеют. Отверстие во втулке становится овальным (большая ось эллипса нескольколаклонена к горизонтали из-за неодинаковости усилия на поршень в начале и конце его хода), дышла начинают стучать, и за счет ударов втулки изнашиваются еще быстрее.

Износ плавающих втулок значительно меньше, так как при постепенном провертывании втулок равномерно изнашивается вся цилиндрическая поверхность. Налицо-определенная выгода; пробег паровоза без ремонта значительно возрастает, что улучшает измерители работы паровоза; надежность работы паровоза увеличивается.

Срок службы плавающих втулок исчисляется десятками тысяч километров.

Эти втулки, конечно, не требуют регулировки. Применяя ГЕердую •смазку для плавающих втулок, о чем сказано ниже, мы практически уничтожаем ограничения безостановочных пробегов паровоза по условиям смазки механизма.

Применение плавающих втулок оказалось настолько рентабельным, что дышловой механизм наших мощных паровозов целиком осуществлен на подшипниках с плавающими втулками, за исключением передней головки поршневого дышла, где приходится оставлять и у мощных паровозов разрезные подтягивающие подшипники.

Для того, чтобы предохранить дорого стоящий корпус дышла от какого бы то ни было износа его трущейся плавающей втулкой, в отверстия дышел сначала запрессовываются стальные цементированные втулки (как это видно из фиг. 353, 356, 356а и 357), изготовленные из мягкой ст.-2. От случайных провертываний стальные втулки удерживаются стопорными болтами, пропущенными сквозь стенку головки и самой втулки, как это видно из чертежей.

В эти запрессованные втулки с зазором в 0,4-0,5 мм по диаметру вставляются плавающие втулки. Материал последних-свинцовистая бронза. Состав бронзы для плавающих втулок после ряда изысканий установлен следующий: олова 6,5-4-7,5°/0; свинца 17,0+19,0%; никеля 1,0+2,0%; остальное-медь. Примесей должно быть не больше: сурьмы 0,5%; железа 0,3%; алюминия 0,02%; кремния 0,02%; висмута 0,005%; цинка 0,5%; фосфора 0,2%. Специальная бронза, удовлетворяющая этим условиям, обладает достаточной твердостью (долговечность втулки) и вязкостью (отсутствие трещин и разбивания втулки).

Бурт плавающей втулки располагается с наружной стороны дышла, бурт стальной запрессованной-с внутренней стороны. Для устранения непосредственного соприкосновения кривошипа колеса (ст.л.-1) со стальной поверхностью бурта запрессованной втулки последний обычно снабжается бронзовой заливкой.

В верхней части корпуса головки располагается корпус масленки, при жидкой смазке снабженный фитильной трубкой.

Смазка плавающих втулок производится по двум цилиндрическим поверх ностям-наружной и внутренней. Смазка подается от резервуара масленки к наружной поверхности плавающей втулки и затем по целому ряду (30--60) мелких радиальных отверстий диаметром 5-7 мм, насверленных по всей поверхности втулки, поступает и к внутренней поверхности втулки. Эти каналы вместе с тем служат и дополнительным объемом для смазки.

В заключение еще раз подчеркиваем, что для уменьшения трения между пальцем (ст.-5) и подшипником, а также для уменьшения опасности задиров в подшипниках из обычной твердой бронзы, работающих на жидкой смазке, делают баббитовую заливку, показанную на фиг. 352, 354, 355, 361 и 362.

Смазка головок дышел

Применяющаяся на наших старых паровозах смазка жидким маслом трущихся частей паровоза, и в частности подшипников дышел, имеет целый ряд крупнейших недостатков, считавшихся до последнего времени неизбежными, неустранимыми. Одним из главных недостатков является потеря на вытекание значительной доли смазки на путь: для смазывания непосредственно трущихся поверхностей расходуется не больше г/й-х/5 всего количества масла. Большой общий расход смазки заставляет делать увеличенный объем для масла в головках дышел: безостановочные пробеги паровоза часто ограничиваются по условиям смазки. Другим недостатком является опасность грения подшипников и даже расплавления баббитовой заливки. Грение может получиться не только из-за неправильной регулировки разрезных подшипников, но и из-за засаривания фитильной трубки, из-за попадания песка и пыли к трущимся поверхностям. Третьим существенным дефектом является необходимость применения только упомянутых разрезных подтягивающихся подшипников со всеми их недостатками или в лучшем случае неподвижных втулочных подшипников (серия «Э»). Большие зазоры между пальцем и подшипником здесь недопустимы, так как начинающиеся удары в дышлах быстро выдавят в стороны жидкое масло, обладающее слишком малой вязкостью. Это выдавливание масла в свою очередь вызывает опасность нагревания подшипников.

От всех этих недостатков свободна густая и твердая смазки трущихся частей. Эти виды смазки вполне заслуженно получили за последние годы большое распространение в США, внедряются они и на наших мощных паровозах. Следует форсированными темпами внедрять такую смазку и на наших старых типах паровозов.

Густая смазка («алемайт»)-консистенции примерно вазелина или тавота и твердая («гриз»)-консистенции хорошего ядрового мыла. Густая смазка применяется для смазки не слишком тяжело нагруженных деталей паровоза-тормозной передачи, механизма парораспределения и т. д. Для смазки дышлового механизма, а также и букс в США и у нас применяется твердая смазка. За последнее время в США твердая смазка получила более широкое распространение, чем густая, и применяется для смазки обеих групп трущихся частей, как об этом будет сказано ниже.

Твердая смазка, как мы сейчас увидим, обладает значительными достоинствами; дальнейшее значительное улучшение работы паровозов в руках ма-шинистов-кривоносовцев во многом зависит от применения твердой смазки. Жидкая смазка уступает твердой. Достоинством твердой смазки является полная надежность работы трущихся частей. Твердая смазка изготовляется из животных жиров с примесью синтетических; при случайных повышениях температуры подшипника смазка несколько подплавляется, разжижается и хорошо растекает по всем участкам трущейся поверхности; при этом не только прекращается дальнейшее нагревание, но, наоборот, температура нагревшихся участков начинает постепенно падать.

Надежность работы подшипников, работающих на твердой смазке, в особенности велика из-за отсутствия баббитовой заливки. Здесь бронза работает по ста-" ли. «Расплавить» подшипник невозможно, и уже одно это является огромным до стоинством такой конструкции.

Другим достоинством твердой смазки является крайне экономичное ее расходование, так как никаких утечек и вообще потерь здесь быть не может, смазка расходуется только по прямому назначению и почти не выдавливается, несмотря на сравнительно большое удельное давление, допускаемое в подшипниках дышел. Это экономное расходование смазки обеспечивает опрятный вид дышловых подшипников. Отсутствие на головках дышел слоя грязи и смазки позволяет легко обнаруживать трещины в головках, иногда появляющиеся как из-за неправильного процесса отковки и отжига дышел, так из-за случайных пороков или перенапряжений металла. Это облегчает машинисту достижение безаварийности, еще большей надежности работы движущего механизма-этих ответственнейших деталей всего паровоза.

Еще одним достоинством работы подшипников дышел на твердой смазке является возможность допустить сравнительно большие зазоры между трущимися поверхностями, не опасаясь при этом появления значительного стука дышел, неизбежного при жидкой смазке. Это объясняется значительной вязкостью твердой смазки. Слой последней не выдавливается в стороны и является как бы подушкой, значительно смягчающей удары. При твердой смазке можно делать суммарный зазор в головке (зазор между пальцем и плавающей втулкой плюс зазор между плавающей втулкой и запрессованной) до 0,8-1,2лш в новых дышлах и не опасаться появления большого стука, даже при увеличении суммарного зазора до 2-3 мм.

1. Конструкции дышел

Допустимость больших зазоров в новых дышлах значительно упрощает как обработку деталей подшипника, так и узловую сборку дышел и всего движущего механизма: конечно, достаточная точность изготовления дышел, и в особенности соблюдение чертежной длины между центрами отверстий головок, требуется и здесь.

В эксплуатации паровоза применение твердой смазки оказалось вполне целесообразным. Машинист и помощник освобождаются от частого подтягивания подшипников, от необходимости частого пополнения масла, осмотра и смены фитилей. Однако и здесь также требуется постоянно проверять и не допускать грение выше допускаемых температур, необходимых для плавления гриза.

Твердая смазка вдавливается в корпус масленки через особую пробку-<;фи-тинг» с обратным клапаном, показанную на фиг. 362а. Пробка ввертывается в головки дышел (на фиг. 353, 356 и 357 показаны обычные пробки). Длязаправки масленок, а также и для пополнения твердого масла применяются ручные переносные прессы (фиг. 3626), состоящие из цилиндра с ввертываемым в него штоком, на конце которого имеется поршень. Такой простейший винтовой пресс надевается на штуцер-пробку масленки - и поворотами рукоятки, насаженной на наружный конец нарезанного штока, подает в масленку твердое масло до тех пор, пока оно не покажется у кольцевых щелей между втулками. Рассматривая нижнюю головку пресса (см. левую проекцию фиг. 3626), видим, что уплотнение между головкой пресса и фитингом дышла получается за счет подвижных втулок внутри головки, плотно прижимаемых самим давлением масла к верхней торцевой поверхности фитинга.

Твердая смазка постепенно получает у нас все большее и большее распространение. Первые паровозы сер. «ФД» имели масленки дышел, рассчитанные на жидкую смазку, как это видно хотя бы из фиг. 353, 356 и 357, где в смазочные отверстия к подшипникам ввернуты фитильные трубочки. При твердой смазке эти трубки, конечно, не нужны и в настоящее время не ставятся.

Широкому распространению твердого масла до сих пор препятствовало недостаточно развитое производство последнего. После расширения производства на твердую смазку переводятся и некоторые другие трущиеся части наших мощных паровозов и в первую очередь-буксы1. Заметим кстати, что шарниры парораспределительного механизма, тормозной передачи, деталей рессорного подвешивания (и другие, менее нагруженные) могут быть переведены или на густую смазку («алемайт») или лучше тоже на твердую.

⇐ | Параллельная рамка || Конструкции паровозов || Расчет дышел | ⇒