Устройство и работа кулисного механизма Вальехерта

Описание устройства и основные принципы работы паровозов, фотографии паровозов

Назначение кулисного механизма заключается в следующем: а) изменять направление движения паровоза и б) изменять отсечку, т. е. величину наполнения цилиндров паром в зависимости от работы паровоза. Так, например, для трогания поезда с места и быстрого развития скорости машинист должен дать большее наполнение, а затем уменьшить его и регулировать в зависимости от профиля пути, используя по возможности большее расширение пара.

В паровозной практике получили распространение две группы кулисных механизмов: а,) эксцентриковые - Стефенсона, Аллана и Гука и б) безэксцентриковые-Вальехерта и Джоя.

Кулисные механизмы первой группы значительно устарели и применялись на старых узкоколейных паровозах до 900-х годов. Эти кулисные механизмы имели ряд существенных недостатков:

а) вследствие неудобства расположения механизма снаружи рамных листов его помещали между рамными листами, что затрудняло смазку, ремонт и наблюдение за ним;

б) наличие двух эксцентриков с каждой стороны делало механизм громоздким и сложным, отчего увеличивалась потеря мощности паровоза на трение.

Кулисный механизм Вальехерта вследствие его лучшей конструкции и работы получил широкое распространение во всём мире. Кулисный механизм Джоя, хороший по своей идее, но имеющий ряд крупных недостатков, широкого распространения не получил и его теперь не устанавливают.

Работу кулисных механизмов первой группы здесь мы не рассматриваем, так как эти механизмы на современных узкоколейных паровозах более не ставят.

Кулисный механизм Вальехерта применяют на паровозах, работающих как с наружным, так и с внутренним впуском пара.

В механизме Вальехерта для внутреннего впуска пара (фиг. 151) на ведущей оси 0 помещают кривошип ОК и контркривошип ОЕ, называемый иногда обратным кривошипом. Длину ОЕ называют действительным эксцентриситетом. Палец контркривошипа соединяют при помощи эксцентриковой тяги Ей с хвостовиком кулисы 10. Кулиса укрепляется в точке И своими цапфами .и при вращении ведущей оси совершает качания в ту и другую стороны. В кулисе помещают камень который можно поднимать и опускать из будки машиниста при помощи переводного механизма. Этот механизм тягами соединён с рычагом ШМ переводного вала, а последний- подвеской ММ с радиальной (золотниковой) тягой М^. Кулиса описана радиусом, равным С\Р, и своей выпуклостью обращена в сторону кривошипа. При помощи тяги М?і движение камня при качании кулисы передаётся точке Сі маятника СіС2. Кроме того, маятник получает ещё движение от кулака через поводок К'С2. Путь, проходимый нижним концом маятника С2, можно

Фиг. 151. Схема кулисного механизма Вальсхерта считать равным ходу поршня. Оба эти движения от кулисы и кулака складываются в точке Р маятника и передаются золотниковому штоку.

Кулисный камень может находиться в верхней и нижней частях кулисы. Большинство существующих механизмов устроено так,-что при нахождении камня внизу паровоз имеет передний ход, а при нахождении камня вверху ■- задний. При нахождении камня в центре кулисы качание последней никакого влияния на перемещение золотника не оказывает.

Известно, что при нахождении поршня в мёртвом положении золотник открывает окно на величину линейного предварения впуска.

Смещение золотника от его среднего положения на величину перекрыши впуска и линейного предварения обеспечивается передачей движения от кривошипа золотнику через ведущее дышло, кулак и маятник. Величина линейного предварения зависит исключительно от плеч маятника т и л и от радиуса кривошипа. Радиус кривошипа и плечи маятника являются величинами постоянными, поэтому и величина линейного предварения остаётся постоянной при всех отсечках.

Смещение золотника ют его среднего положения на величину е А- и определяется по формуле где R - радиус кривошипа;

п - верхнее плечо маятника; т - длина маятника.

У паровозов типа 159, серии ПТ-4 и К4 - 4 радиус кривошипа R = 150 мм, плечо п = 70 мм и длина маятника т = 404 мм (фиг. 151).

70

Следовательно, е + v - 150 -^щ- = 26 мм, что соответствует принятому у этих паровозов е = 23 мм, v = 3 мм.

Из рассмотренного ясно, что контркривошип, эксцентриковая тяга, кулиса и золотниковая тяга сообщают золотнику переменный ход в зависимости от положения камня в кулисе, т. е. изменяют отсечку и направление хода.

Величина перемещения золотника от кулисы (фиг. 151) определяется по формуле с т где г-радиус эксцентрика;

и - расстояние от точки подвески кулисы до кулисного камня;

с - расстояние от точки подвески кулисы до линии, проходящей через центр цилиндров и колёсной пары; 1 - нижнее плечо маятника.

На фиг. 152 показана схема парораспределительного механизма паровоза типа 157 постройки Коломенского завода. Золотник этого паровоза имеет перекрышу впуска е = 27 мм, перекрышу выпуска i = 0 мм и линейное предварение впуска у ~ 3 мм.

Парораспределительный механизм паровоза типа 159 с разрезом парового цилиндра приведён на фиг. 153. Элементы золотника этого паровоза следующие: е = 23 мм, i = 0 мм; линейное предварение впуска v = 3 мм.

На фиг. 154 показана кулиса паровоза типа 157. Она состоит из собственно кулисы 1 и двух щёк 2 и 3 с цапфами, которыми кулиса опирается на подшипники. Щёки в кулисе прикрепляют точёными болтами. Нижние хвостовики щёк при помощи валика соединяют с эксцентриковой тягой. В верхней части кулисы устроена маслёнка для смазки кулисного камня. На цапфы кулисы напрессовывают стальные цементированные втулки 4. При износе этих втулок их легко заменить новыми, а более дорогая деталь -

щека с цапфой - остаётся для дальнейшей работы. Кулиса паровоза типа 159 имеет аналогичную конструкцию. На фиг. 155 лредставлена кулиса паровозов серии ПТ-4 и К4 -4, где 1 - тело

кулисы, 2 - наружная щека, 3]- внутренняя щека, 4 - цапфы, 5-кулисный камень, 6-вставки,\7-болты, 8-валик, 9-втулки.

На фиг. 156 и 156а представлена кулиса 1, 2 паровоза серии ГР и её детали - кулисный камень 3 и цапфа 4. Тело кулисы и камень паровоза серии ПТ-4 изготовляют из стали марки Ст. 2 с последую-

щей цементацией, а у паровоза серии К4 -4 - из стали марки Ст. 6. Щёки кулисы изготовляют из стали марки Ст. 3.

Эксцентриковую тягу паровозов серии ПТ-4 и К4-4 (фиг. 157) задней головкой надевают на палец контркривошипа, а передняя входит между щеками кулисы и соединяется с ними при помощи валика. Для уменьшения выработки пальца контркривошипа и разработки головки тяги в неё вставляют бронзовую втулку, которую по мере износа заменяют. В переднюю головку вставляют цементированную втулку, изготовляемую из стали марки Ст. 2. Чтобы задняя головка не соскочила с пальца контркривошипа, на него надевают шайбу и через неё и палец пропускают конический штифт.

Для смазки трущихся поверхностей как в передней, так и в задней головках тяги устроены углубления для маслёнок.

Эксцентриковая тяга паровоза типа 159 имеет такие же размеры, как и паровоза серии ПТ-4.

В эксцентриковой тяге паровоза типа 157 (фиг. 158) задняя головка устроена по образцу дышловых закрытых головок - с подшипником из двух половин и натяжным клином с болтом. Для более лёгкого регулирования длины тяги при проверках под лобовую половинку подшипника подложены четыре медные прокладки толщиной по 2 мм. Подшипник-бронзовый, с баббитовой заливкой.

В передней головке запрессована стальная цементированная втулка.

Эксцентриковые тяги изготовляют из стали марки Ст. 5.

Маятник 1 у паровоза типа 157 (фиг. 159) соединён внизу с тягой 2 от поводка кулака, верхним концом - с золотниковой тя-

гой, а промежуточной точкой - при помощи двух боковых серёг с кулачком 3 золотникового штока. Кроме того, маятник в той же точке шарнирно связан с рамой паровоза при помощи подвески (фиг. 160). В сквозное отверстие кулачка входит задний конец

Фиг. 158. Эксцентриковая тяга паровоза типа 157

золотникового штока и здесь может перемещаться в продольной направлении в обе стороны при помощи клипа и гайки с контргайкой. В теле штока сделана прорезь для клина с уклоном 1 : 9

Фиг. 159. Маятник паровоза типа 157

одной стороны. К корпусу кулачка приварены два ушка для пропуска болтиков, закрепляющих клин. В самом клине болтики пропущены в сквозные прорези.

По бокам кулачка приварены цапфы, на которые надеваются передние головки серёг. Описанное устройство даёт возможность, обойтись без специальной золотниковой параллели, но в то же время является более сложным и дорогим.

У паровозов типа 159 и серии ПТ-4 и К4 -4 узел соединения маятника со штоком золотника выполнен гораздо проще (см. фиг. 153). Подвеска маятника отсутствует. Маятник составлен из двух частей (фиг. 161). Вместо подвески у маятника и золотникового направления сильно развиты опорные поверхности сальника задней крышки золотниковой коробки. Сквозь сальник проходит упорная втулка золотника. На выступающий сзади из втулки конец золотникового штока надет золотниковый кулачок с цапфами, на который надевается маятник. Для проверки золотника служат прокладные шайбы между диском и заплечиком штока и между кулачком и концом упорной втулки. Закрепление кулачка производится гайкой и контргайкой, навёрнутыми на нарезанный хвостовик штока. При постоянной хорошей смазке эта конструкция может работать удовлетворительно, в противном случае неизбежен быстрый износ упорной втулки и сальника.

Фиг. 160. Подвеска маятника паровоза типа 157

Маятник паровоза серии ГР с основными размерами приведён на фиг. 162.

На фиг. 163 представлена кулисная тяга, соединяющаяся передней головкой с маятником, а задним концом - с подвеской переводного вала и с кулисным камнем. При помощи золотниковой тяги производят перемещение кулисного камня и передачу движения золотниковому штоку от качания кулисы.

Маятник,, поводок и кулисная тяга изготовляются из стали марки Ст. 5, валики.и втулки - из стали марки Ст. 2 с цементацией.

Фиг. 161. Маятник паровозов Фиг. 162. Маятник паровоза типа 159 и серии ПТ-4 и К4 -4 серии ГР

фИг. 163. Кулисная тяга паровоза серии ПТ-4 и К4 -4

Переводный винт узкоколейных паровозов по конструкции такой же, как и паровозов нормальной колеи (фиг. 164). К боковой стенке кожуха топки на шпильках прикрепляют стойку 1

переводного винта. По концам стойки укрепляют болтами скобь? с подшипниками 2 для винта. Подшипники цельные чугунные! Винт 3 имеет четырёхвитковую левую трапецоидальную резьбу по ОСТ 2410.

На переводный винт навинчивают цельную бронзовую гайку 4.

На заднем конце винта на заточке насажена шестерня 5 с рукояткой. Между зубьями входит собачка, нажимаемая пружиной.' Шкала отсечек укреплена на стойке шурупами.

Фиг. 1С5. Движущий и парораспределительный механизм паровоза типа 159

От гайки винта идут тяги к рычагу переводного вала. Между гайкой винта и переводным валом помещён промежуточный рычаг, благодаря которому при вращении рукоятки винта по часовой стрелке гайка двигается вперёд, а рычаг переводного вала отклоняется назад; при этом камень опускается в нижнюю часть кулисы, что соответствует переднему ходу паровоза.

Стойку переводного винта изготовляют из стали марки Ст. О, переводный винт - из стали марки Ст. 5, подшипники - из чугуна марки СЧ 18-36, гайку переводного винта - из бронзы марки Бр. ОЦС 4-4-17.

Для лучшего уяснения расположения деталей парораспределительного и движущего механизмов приведена фиг. 165, на которой видно конструктивное оформление отдельных деталей паровоза типа 159.

⇐ | Конструкции золотников | | Паровозы узкой колеи (750мм) | | Езда с закрытым регулятором | ⇒