Понятие о работе золотника

Описание устройства и основные принципы работы паровозов, фотографии паровозов

Паровая машина паровоза всегда работает с расширением пара т. е. так, что поршень передвигается в цилиндре под давлением свежего пара не на всей длине своего хода, а лишь на некоторой его части. После этого прекращается впуск пара в цилиндр, т. е. происходит отсечка, и остальной путь до конца своего хода поршень проходит под давлением расширяющегося пара. Чем больше будет расширение пара при работе, тем меньше будет его расход, а*следовательно, и расход топлива. Величиной отсечки называют отношение пути, пройденного поршнем под давлением впускаемого пара, ко всей длине хода поршня.

Для обеспечения расширения пара в цилиндре конструкция золотника должна быть такой, чтобы золотник закрывал канал для впуска пара раньше, чем поршень придёт в мёртвое положение. Для этой цели ширину полей золотника, которыми он скользит по золотниковому зеркалу, делают всегда больше ширины паровых

окон. На фиг. 146 показана схема такого плоского золотника при нахождении его в среднем положении; здесь е - расстояние от наружной кромки золотника до кромки окна - называется п е-ре крышей впуска.

При работе пара в машине необходимо, чтобы выпуск отработавшего пара из цилиндров прекращался раньше, чем поршень дойдёт до мёртвого положения. При этом давление в цилиндре повышается и создаётся во вредном пространстве так называемая паровая подушка.

Прекращение выпуска отработавшего пара ранее, чем поршень придёт в мёртвое положение, происходит благодаря выступу внутренней кромки золотника (от кромки окна) на величину 1, называемую пере крышей выпуска.

Перекрышу выпуска делают всегда меньше, чем перекрышу впуска, для того чтобы избежать чрезмерного сжатия пара в конце хода поршня и, кроме того, чтобы обеспечить заблаговременный выпуск пара ещё до момента прихода поршня в мёртвую точку.

Для облегчения вывода поршня из его мёртвого положения необходимо, чтобы впуск пара начался раньше этого момента, а следовательно,золотник должен быть сдвинут из своего среднего положения на некоторую величину так, чтобы паровпускное окно уже было открыто для впуска пара.

На фиг. 147 представлены характерные положения золотника при его работе. Предполагаем, что движение золотника происходит от простого эксцентрика. Теория показывает, что любой кулисный механизм сообщает золотнику такое же движение, как некоторый простой эксцентрик, характеризуемый определёнными эксцентриситетом г и углом опережения 8. В силу этого любой кулисный механизм в конечном счёте теоретически можно рассматривать как простой эксцентрик.

При первом положении поршень пришёл в левую мёртвую точку, а золотник, двигаясь вправо по направлению стрелки, открывает окно на величину V для впуска; эта величина называется линейным предварением впуска; обычно на узкоколейных паровозах она принимается равной 3 мм. Из правой полости цилиндра через открытое окно отработавший пар уходит в атмосферу. При нахождении поршня в мёртвом положении кривошип расположен горизонтально, а эксцентриситет отклонён от вертикальной оси на у г о л опережения.

Золотник будет двигаться вправо до тех пор, пока радиус эксцентрика не станет горизонтально, как показано во втором положении, при этом золотник откроет окна как для впуска, так и для выпуска на наибольшую величину. Поршень под давлением свежего пара будет также двигаться вправо. Из правой полости цилиндра продолжается выпуск пара.

При третьем положении радиус эксцентрика ещё не дошёл до вертикального положения; золотник, двигаясь влево, закрыл окно для впуска пара своей наружной кромкой. Поршень ещё не дошёл до мёртвой точки. Пар, впущенный в цилиндр, начинает расширяться, понижая своё давление за счёт увеличения объёма. С другой стороны поршня ещё продолжается выпуск пара.

При четвёртом положении внутренняя кромка золотника совпала с кромкой окна: в этот момент должно окончиться расширение пара и начаться его выпуск. С правой стороны золотник перекрыл окно; оставшийся в цилиндре пар поршнем, движущимся вправо, будет сжиматься. В этот момент кривошип ещё не дошёл до правого горизонтального положения, а радиус эксцентрика отклонился влево от вертикальной оси.

Фиг. 147. Схемы положений золотника при различных положениях кривошипа

В пятом положении поршень пришёл в мёртвую точку. Золотник в этот момент, уже открыл правое окно для впуска пара на величину линейного предварения впуска. С левой стороны золотник открыл окно для выпуска отработавшего пара на величину Уо, называемую линейным предварением выпуска.

Шестое положение одинаково со вторым, с тем только различием, что впуск пара происходит в правое окно и выпуск из левого. В этот момент золотник меняет направление своего движения и начинает итти вправо.

Седьмое положение соответствует моменту начала сжатия в левой половине цилиндра. С правой стороны поршня идёт расширение пара.

Сжатие закончится при восьмом положении, когда левая наружная кромка золотника подойдёт к наружной кромке окна. Кривошип в этот момент не дойдет до мёртвого положения, а радиус эксцентрика отклонится от вертикальной оси вправо. Поршень ещё не дошёл до левой мёртвой точки на незначительную величину. В этот момент начнётся предварение впуска пара, которое продлится до прихода поршня в мёртвую точку, а следовательно, до открытия золотникового окна на величину линейного предварения впуска, как показано в первом положении.

Таким образом мы проследили процесс работы пара в обеих полостях цилиндра за два хода поршня во время одного полного оборота ведущего колеса.

На паровозах новых серий применяются цилиндрические золотники с внутренним впуском пара.

При нахождении поршня в левой мёртвой точке золотник открывает окно для впуска пара на величину линейного предварения впуска, причём при плоском золотнике он движется вправо, а при цилиндрических золотниках с внутренним впуском он движется влево, т. е. имеет обратное движение по сравнению с плоским золотником.

Для получения такого движения эксцентрик, передающий движение золотнику, насаживают таким образом, чтобы его эксцентриситет опережал кривошип не на угол 90° плюс угол опережения, как при плоском золотнике, а на угол 270° плюс угол опережения.

При цилиндрических золотниках с внутренним впуском пара в цилиндре наблюдаются те же периоды работы пара, что и при плоских золотниках, т. е. впуск, расширение, выпуск и сжатие, но движение золотника -■ обратное движению плоского золотника.

После ознакомления с работой золотника рассмотрим, какое влияние оказывает изменение отдельных его элементов на работу пара в машине.

Если увеличить перекрышу впуска, то при движении золотника вправо левое окно откроется позже, а следовательно, впуск пара начнётся также позже. Это объясняется тем, что золотник до начала открытия окна должен пройти больший путь на прибавленную величину перекрыши. Величина линейного предварения впуска уменьшится. Начало впуска пара произойдёт позже, а прекращение впуска пара окончится раньше; следовательно, и расширение пара начнётся раньше. Период предварения выпуска отработавшего пара останется без изменения, так как перекрыша выпуска остаётся постоянной. Вследствие того, что при увеличении перекрыши впуска впуск пара начинается позже, период сжатия пара увеличится, возоастёт и конечное лавлеиие гжятия

При уменьшении перекрыши впуска произойдёт обратное явление, т. е. впуск пара произойдёт раньше и окончится позже, периоды расширения и сжатия уменьшатся, а величина линейного предварения впуска увеличится.

При изменении перекрыши выпуска пара подвергнутся изменению периоды расширения, выпуска и сжатия пара. Для примера увеличим перекрышу выпуска; тогда при движении золотника окно для выпуска пара начнёт открываться позже, и момент закрытия окна наступит раньше. Следовательно, период предварения выпуска будет короче, а периоды расширения и сжатия будут длиннее.

Необходимо отметить, что если сжатие пара начнётся слишком рано, то до начала предварения впуска давление сжимаемого пара может в конце хода поршня превысить давление даже свежего пара, отчего получится значительная отрицательная работа. Для уменьшения периода сжатия, а следовательно, улучшения работы машины иногда перекрыши выпуска совершенно не делают или делают её отрицательной.

⇐ | Конструкции дышел | | Паровозы узкой колеи (750мм) | | Конструкции золотников | ⇒