лого

Глава 10 ДВИЖУЩИЙ МЕХАНИЗМ (3)

Рнс. 84. Многоплоскостной ползун: 1 — гребенка; 2— горловина; 3 — задний конус скалки; 4 — валик ползуна; 5 — скалка; 6 — отверстие под клин; 7 — клин; А—перепонка; П — параллель

Задний конус 3 стальной поршневой скалки 5 (рис. 84) запрессован в горловину 2 литого стального ползуна, жестко связывая поршень и ползун между собой. Этим обеспечивается свободное, без перекоса перемещение поршня в цилиндре, поскольку прямолинейное движение ползуна надежно направляют параллели.

Развитая мощная горловина 2 позволяет запрессовывать в нее конус поршневой скалки. Через отверстие 6 хвостовика скалки и горловины ползуна забивают под углом 45° к вертикали клин 7, в отверстия которого, находящиеся возле внешней поверхности горловины, вставляют контрольные шплинты. Если произойдет просадка в месте запрессовки, клин опустится и один шплинт освободится, сигнализируя неисправность, а другой зажмется или даже срежется.

Конструкция ползунов разнообразна. Есть ползуны, в которых между параллелями располагается только направляющий элемент ползуна — башмак с поползушками, как показано на рис. 85, а (паровоз Ем). Направляющий элемент однопараллельного ползуна может быть надет на параллель, охватывая ее, как видно на рис. 85, б (паровозы Эв/и, Еа), сверху и снизу, или же, имея форму гребенки, вдвинут внутрь параллели (рис. 85, в)-—паровоз Л. Гребенку лучше видно на рис. 84 (поз. 1). На том же рисунке справа внизу показано поперечное сечение параллели П, составленной из двух симметричных брусков, соприкасающихся по вертикали и стянутых болтами в верхней массивной части.

Направляющие плоскости параллелей не только обеспечивают совместное движение ползуна и поршня без перекоса, но и предназначены воспринимать паразитную силу Т, вызывающую поперечную качку паровоза (см. рис. 59). Так как эта сила довольно значительная, то для уменьшения трения и износа на рабочие плоскости ползунов типов, указанных на рис. 85, а, б, привертывают болтами или шурупами с утопленными головками вкладыши (поползушки) из бронзы или сплава ЦАМ или же стальные вкладыши, армированные сплавом ЦАМ.

1000-99Рис. 85 Типы ползунов; а — двухпараллельный паровоза Ем; б — однопараллельный паровозов Эв/и, Еа; в — многоплоскостной паровоза Л

Дополнительно вкладыши (поползушки) удерживают от сдвига боковыми и торцовыми упорами, прикрепленными к стенками ползуна болтами или электросваркой. У многоплоскостных (гребенчатых) ползунов хорошо развитая поверхность трения настолько уменьшает давление, приходящееся на единицу площади, что оказывается возможным покрывать плоскости гребенки баббитом.

Ответственнейшая деталь ползуна — валик; на него действует полная сила, развиваемая в цилиндре паровой машины, и потому он надежно, без качки укреплен в щеках ползуна постановкой на конус. Имеется три основных вида крепления валика. Валик 3 (рис. 86, а) заводят через заднюю щеку 1 ползуна и выдвигают его нарезной хвостовик 5 через переднюю щеку 2. На хвостовик надевают зажимной фланец 4, затягивают и надежно шплинтуют гайку 6 хвостовика.

1000-100Рис. 86. Виды крепления валика ползуна

Удобнее закладывать в гнездо валик ползуна снаружи (рис. 86, б), а затем прижимать его к конусным расточкам зажимным фланцем 4, завертывая равномерно крест-накрест гайки шпилек 7. Оба описанных способа имеют общий недостаток: трудно обеспечить надежное плотное прилегание конусных частей валика одновременно в обеих щеках ползуна. Как правило, в одной из щек крепление получается менее надежным и в работе начинает ослабевать. Свободно от этого недостатка так называемое унифицированное крепление, изображенное на рис. 86, в. Здесь конусную пригонку валика делают только в задней щеке, а в коническую расточку передней щеки заводят половинки разрезной втулки 8, охватывающей цилиндрическое тело валика и направляемой им. Затягивая гайку 6, нажимают зажимным фланцем 4 равномерно на половинки разрезной втулки и заставляют ее плотно прижаться к конической расточке передней щеки, надежно укрепив валик ползуна.

На паровозе Л, на котором применено это крепление, диаметр нарезного хвостовика лишь незначительно отличается от диаметра цилиндрической части валика ползуна, и потому удалось обойтись без нажимного фланца: на разрезную втулку нажимает прямо торец гайки хвостовика.

1000-101Рис. 87. Ползун паровоза Эв/и

Передний конец параллели опирают на прилив задней крышки цилиндра, а задний — на кронштейн для установки кулисы или же на специальный кронштейн. Нецентрализованное смазывание трущихся поверхностей ползуна и параллелей осуществляют фитильными масленками, установленными у мест смазывания.

Пример типичной однопараллельной конструкции представляет собой ползун паровоза Эв/и (рис. 87). Обе его поползушки расположены в верхней части; нижняя привернута шурупами с заглубленными в тело поползушки головками в углублении корпуса ползуна. Верхний башмак съемный, что позволяет монтировать ползун на параллели, не отнимая ее от места. За счет поднятия и опускания башмака с привернутой к нему болтами верхней поползушкой может быть отрегулирован зазор между поползуш-кой и верхней опорной плоскостью параллели, поэтому отверстия под крепящие болты имеют необходимую овализацию. Зазор между телом параллели и нижней поползушкой регулируют изменением толщины прокладок между параллелью и ее опорами.

По концам башмака прилиты фитильные масленки, трубки которых входят в отверстия поползушки. От этих отверстий на стороне поползушки, обращенной к параллели, идут косые углубления для распределения смазки по всей поверхности трения; такие же углубления нанесены и на боковинах поползушек с той же целью — распределения смазки.

Валик ползуна заводят в отверстие снаружи и удерживают на месте, завертывая гайки на четырех шпильках 1 зажимного фланца 2. Ниже валика щеки ползуна стягивает перепонка А, на которую при монтаже опирают переднюю головку поршневого дышла. Еще ниже расположены отверстия, в которые вставлен валик поводка маятника. Мощная тумба горловины расточена под конус 1:15 заднего хвостовика поршневой скалки. В дне расточ: ки имеется отверстие для выхода сора и масла, исключающее возможность подпора при запрессовке.

Параллель двутаврового сечения крепят точеными болтами к специальному приливу цилиндровой крышки и к параллельной раме. Задние отверстия овальные, что обеспечивает свободу расширения от нагрева при работе. Между телом параллели и опорными местами обязательно укладывают пакет прокладок различной толщины. Это позволяет выверять параллельность рабочих плоскостей направляющей к оси цилиндра и устанавливать параллель на определенную высоту, обеспечивающую потребный рабочий зазор между поползушками и параллелью (при отсутствии силы Т).

Многоплоскостной ползун паровоза Л (рис. 88) имеет три яруса трущихся плоскостей, из которых два — верхний и нижний — работают при движении вперед, а средний — при движении назад. Благодаря этому паразитная сила Т (см. § 27) при переднем ходе, когда паровоз развивает максимальную мощность, действует на значительно большую площадь гребенки ползуна, чем при движении тендером вперед, когда обычно требуется значительно меньшая мощность.

До паровоза № 0465 включительно ползун изготовляли штамповкой с последующей выборкой мест под головку поршневого дышла, валик, конус поршневой скалки и углублений с внутренней стороны щек в области валика под стальные предохранительные шайбы, покрытые 2-миллиметровым слоем латуни. Поползушку с гребенкой изготовляли отдельно и приваривали к корпусу ползуна.

1000-102Рис. 88. Ползун паровоза Л

С паровоза № 0466 ползуны изготовляли цельнолитыми; они оказались более прочными, и при ремонте ими заменяли штампованные.

Чтобы баббитовая заливка на плоскостях поползушки не сдвинулась под действием сил трения, плоскости гребенки во многих местах просверлены насквозь, и эти отверстия перед заливкой тщательно лудят третником, как и сами плоскости. В результате при заливке в отверстиях застывают пробки, надежно связывающие слои баббита над и под каждым ярусом поползушки. Иногда до заливки производят армирование рабочих плоскостей поползушки, наплавляя латунные полосы, закрепленные одновременно заплавкой сквозных и несквозных (на нижней плоскости) отверстий.

Дышловый механизм преобразует возвратно-поступательное движение во вращательное и распределяет силу, возникающую в цилиндре от действия пара, между всеми движущими осями паровоза. Для преобразования возвратно-поступательного движения ползуна во вращательное служит пара: поршневое дышло 6 — главный кривошип 5 (рис. 89). Передняя головка поршневого дышла охватывает валик ползуна 7 и совершает вместе с ним возвратно-поступательное перемещение, колеблясь вокруг валика.. Задняя головка поршневого дышла охватывает главный кривошип, расположенный на ведущем колесе, и при движении паровоза описывает окружность. Все остальные точки штанги поршневого дышла описывают во время движения эллипсы, вертикальные оси которых по мере удаления от кривошипа уменьшаются.

1000-103Рис. 89. Дышловый механизм паровоза с пятью движущими осями

На центровой шейке пальца главного кривошипа, расположенной ближе к раме паровоза, чем поршневая, на которой надета головка поршневого дышла, размещается головка центрового дышла 4. Другая головка центрового дышла сидит на пальце кривошипа ближайшей колесной пары; на рис. 89 вторая головка центрового дышла надета на палец кривошипа второй движущей оси паровоза, считая от дымовой трубы.

Все остальные дышла называют сцепными. Все они имеют только по одной головке, надетой на палец кривошипа того колеса, на которое они передают часть силы действия пара. Второй конец сцепного дышла 7 заканчивается вилкой шарнира 2, которым это сцепное дышло соединено с центровым или же с другим сцепным 3, расположенным ближе к главному кривошипу. Такая конструкция дышлового механизма требует, чтобы только две оси — ведущая и соединенная с ней центровым дышлом — не имели поперечного разбега (не могли перемещаться поперек оси пути). Все же остальные движущие оси могут иметь поперечный разбег, достаточный для свободного прохода паровоза по кривым участкам пути. При значительных разбегах валик шарнира 2 и палец сцепной оси имеют сферическое очертание рабочей поверхности и достаточную слабину, предотвращающие изгиб и разрушение дышла при проходе по кривым малого радиуса.

Следует иметь в виду, что под термином «длина дышла» для поршневого и центрового дышел понимается расстояние между центрами подшипников их головок, а для сцепных — между центром подшипника головки и центром валика соединительного шарнира.

 

Поршневое дышло. Значительная сила, развиваемая паром в цилиндре, действует на поршневое дышло под некоторым углом к его продольной оси, увеличивая этим опасность продольного изгиба. Поэтому сечение штанги 8 (рис. 90) поршневого дышла двутавровое с мощными полками.

Передняя головка 13 поршневого дышла паровоза Эв/и закрытого типа. При сборке сначала заводят лобовой 12 вкладыш подшипника; затем между задними бортами клинового вкладыша 11 помещают клин 10 и вставляют вместе в рамку головки. Затяжной болт 9 начинают ввертывать, когда клин свободно опирается на скос клинового вкладыша. Доведя головку затяжного болта до нажатия через шайбу на нижний торец передней головки дышла, вставляют на место и шплинтуют шпильку 14, предотвращающую выпадание болта и обеспечивающую ему упор при ослаблении затяжки клина.

После сборки подшипника переднюю головку поршневого дышла заводят внутрь ползуна, располагают отверстие подшипника против отверстий под валик, вставляют на место валик ползуна и затягивают гайки, прижимая к местам посадки конусные части валика. Осторожно, подтягивая затяжной болт, сближают вкладыши дышлового подшипника до нормального обхвата рабочей поверхности валика ползуна. Окончательное положение головки затяжного болта фиксируют отгибом пластинчатой шайбы, другой зуб которой утоплен в выемке головки дышла. Через отогнутую часть пластинчатой шайбы и головку болта пропускают шплинт и разводят его.

1000-104Рис. 90. Поршневое дышло (шатун) паровоза Эв/и

Борта бронзовых вкладышей определяют их поперечное расположение в рамке передней головки. На поверхности, обращенной к валику ползуна, во вкладышах имеются колодцы, залитые баббитом, с рисками для распределения смазки по всей поверхности. Смазка поступает через сверления в валике из фитильной масленки, укрепленной на ползуне.

Задняя головка поршневого дышла паровоза Эв/и открытого типа, т. е. в разобранном виде представляет собой подобие вилки. Между ее зубьями заводят передний вкладыш 7 и, перемещая ползун с передней головкой в сборе с валиком, надевают вилку на главный кривошип, доведя до соприкосновения поршневую шейку с вставленным лобовым вкладышем. Затем в вилку вставляют клиновой вкладыш 5, продвигая его до упора в поршневую шейку. В поперечном направлении местоположение обоих вкладышей определяется их бортами. Концы вилки соединяют скобкой 4. Опуская в прорези хвостовиков вилки клин 3, заставляют скобу 4 нажать на задний вкладыш 5 подшипника задней головки и сжать подшипник. Когда затяжка будет достаточной, положение клина фиксируют, завертывая гайки болтов 2, проходящих через отверстие в клине и прорезь пряжки 1, приваренной к скобе 4.

На задней головке поршневого дышла высажена или приварена фитильная масленка 6, из которой смазка поступает на рабочую поверхность вкладышей, устроенных так же, как и вкладыши передней головки, т. е. с колодцами, залитыми баббитом.

1000-105Рис. 91. Центровое дышло с плавающими втулками

При сборке таких разъемных подшипников особое внимание обращают на то, чтобы при затянутом клине между обращенными друг к другу торцами лобового и клинового вкладышей оставался установленной величины зазор, называемый натягом (на рис. не показан). Он обеспечивает возможность подтяжки клином подшипника по мере износа рабочей поверхности вкладышей. Когда натяг становится равным нулю, т. е. вкладыши упираются друг в друга, дальнейшая подтяжка подшипника невозможна, и если она нужна, то нужно опилить торцы вкладышей до получения зазора между ними (натяга) при затянутом состоянии подшипника. Поршневые дышла с обеими глухими головками рассмотрены в следующем параграфе.

 

Центровое дышло. До 4/5 нагрузки, приходящейся на поршневое дышло, должно передавать дальше центровое дышло. Поэтому для облегчения и одновременно сохранения достаточной прочности и надежности штанга центрового дышла имеет обычно двутавровое сечение с полками солидной толщины при относительно тонкой вертикальной стенке. Однако на некоторых паровозах (Еа, Ем) центровые дышла имеют (для простоты изготовления) сечение в виде прямоугольника.

Характерная особенность центрового дышла — наличие, как и у поршневого дышла, двух головок, одна из которых 6 (рис. 91) — центровая — охватывает центровую шейку пальца главного кривошипа на ведущей оси, тогда как другая — 5 — надета на палец кривошипа сцепной оси, расположенной рядом с ведущей. Так как на паровозах Эв/и и других по обе стороны упомянутых осей имеются сцепные оси, то центровое дышло с обеих сторон заканчивается хвостовиками 7 и 4, которыми с помощью валиков соединяют вилки сцепных дышел.

Поскольку центровое дышло соединяет пальцы кривошипов двух колес с фиксированным расстоянием между ними, длина дышла, т. е. расстояние между центрами подшипников его головок, должна в точности равняться промежутку между центрами осей этих колес. Только у паровозов Эв/И предусмотрен двухкли-новой центровой подшипник, позволяющий изменять длину дышла в случае надобности (рис. 92). Это обстоятельство предъявляет специфическое требование к подкатке и взаимному расположению колесных пар паровозов Эв/и, связанных центровым дышлом. Перед навеской центрового дышла на этих паровозах надо с помощью штихмаса убедиться в том, что расстояния между центрами второй сцепной и ведущей, третьей, осей и между центрами их пальцев кривошипов точно совпадают друг с другом. Так как высота пальца главного кривошипа значительно больше, чем у пальца кривошипа второй сцепной оси, то при проверке используют штихмас с выдвижной ножкой.

1000-106Рис. 92. Центровое дышло паровоза Эм с клиновым подшипником: 1 — клин; 2 — вкладыш

 

Сцепные дышла. У грузовых паровозов сечение штанги сцепных дышел прямоугольное, а у пассажирских — двутавровое: быстроходные локомотивы требуют лучшего уравновешивания.

На конце, противоположном головке, сцепное дышло заканчивается вилкой, охватывающей хвостовик соседнего дышла. Внутренняя часть щек вилки обычно имеет скосы; хвостовик тоже сделан тоньше в сторону соседнего колеса. Этим исключается соприкосновение тела вилки и хвостовика при проходе паровозом кривых участков пути, когда одна ось перемещается на некоторую величину относительно соседней и линия продольных осей дышел становится ломаной. При значительных перемещениях осей применяют в шарнирах валики с шаровыми втулками (например, на паровозах Еа, Ем).

Для облегчения прохода по кривым и предотвращения появления больших изгибающих напряжений при сдвиге соседних осей на паровозах Эв/и пальцы кривошипов удлинены. Поэтому при входе в кривую головка дышла сдвигается вдоль пальца и тем избавляет штангу от изгибающего напряжения.

При ремонте устаревшую конструкцию головки с невращаю-щейся втулкой заменяют стандартной — шарнирным соединением с плавающей втулкой (рис. 93).

Отверстие в хвостовике растачивают так, чтобы запрессовать в него неподвижную стальную втулку 3. Внутрь этой втулки закладывают стальную плавающую втулку 4 и заводят хвостовик на место между щеками вилки. Конусная часть стального соединительного валика /, направляемая и удерживаемая от проворота при креплении соединения шпонкой 2, плотно входит в конусную расточку внутренней щеки вилки. Когда валик вставлен, на свободный его конец надевают стальное конусное разрезное кольцо 5, шайбу 6 и навертывают корончатую гайку 7. После затяжки гайку фиксируют шплинтом 8. Во время затяжки конусный конец валика и разрезное конусное кольцо садятся на конусные расточки в щеках вилки, обеспечивая надежное крепление валика. При ослаблении от износа в процессе эксплуатации повторно подтягивают гайку.

1000-107Рис. 93. Шарнирное соединение дышел с плавающей втулкой

Внутренний диаметр стальной втулки 4 на несколько десятых долей миллиметра больше диаметра рабочей цилиндрической поверхности валика 1, а наружный диаметр этой втулки на такое же число десятых миллиметра меньше внутреннего диаметра стальной втулки 3, запрессованной в отверстие хвостовика сцепного дышла. Поэтому при движении паровоза втулка 4 не остается в каком-то определенном положении, а под влиянием действующих сил совершает беспорядочные повороты вокруг своей оси в ту и другую сторону, как бы плавает в окружающей ее смазке, почему ее и называют плавающей.

Так как силы, действующие на шарнир сцепного дышла за время оборота колеса, непрерывно изменяются от нуля до наибольшего значения в зависимости от давления пара на поршень и угла поворота кривошипа, то валик и неподвижная втулка, в которую он вставлен в устаревшей конструкции шарнира, изнашиваются неравномерно и довольно быстро выходят из строя из-за большого местного износа. Шарнир же с плавающей втулкой избавлен от этого недостатка, поскольку из-за свободного вращения втулки 4 ее износ происходит равномерно и потому она служит во много раз дольше. Чтобы плавающая втулка была лучше погружена в смазку, ее снабжают большим количеством сквозных сверлений, через которые масло свободно перетекает, смачивая обе — наружную и внутреннюю — рабочие поверхности. Смазка в шарнир поступает из масленки, установленной на хвостовике; это либо приваренная трубка, либо камера в теле дышла. У некоторых паровозов смазка к шарниру поступает через валик.

1000-108Рис. 94. Смазывание шарнира через полый валик

Так, в валиках 5 паровозов Л высверлена для жидкой смазки полость, закрываемая нарезной пробкой 2 (рис. 94). Уплотнение обеспечивает прокладка 8, а пружинное стопорное кольцо 1 не дает пробке отвернуться. На засверленном хвостовике пробки имеется два ряда отверстий. Через первый ряд, расположенный ближе к нарезанной части, смазка циркулирует по сверлению хвостовика; второй ряд закрыт войлочной шайбой 3, зажатой между стальными шайбами 4, удерживаемыми на месте шплинтом 7. Запрессованная через обратный клапан 6 жидкая смазка просачивается сквозь войлочную шайбу 3 к трем радиальным отверстиям в теле валика и смачивает рабочие поверхности. Запрессованной в валик смазки хватает на 500—600 км пробега паровоза.

Дышловые шарниры паровоза Ем смазывают полужидкой смазкой, которую запрессовывают через штуцер, установленный на наружном торце рассверленного внутри валика. Смазка постепенно расходуется через три радиальных сверления, ведущих от внутренней камеры валика к его рабочей поверхности.

Плавающая втулка широко распространена в дышловых подшипниках не только сцепных, но п центровых, и поршневых дышел. На рис. 91 представлено центровое дышло, у которого обе головки 5 и 6 оборудованы подшипниками с плавающей втулкой. На некоторой части паровозов еще остались плавающие втулки, изготовленные из бронзы. Но вышедшие из строя подлежат замене на отлитые из антифрикционного сплава ЦАМ, армированного стальным каркасом, подобно втулкам, какими оборудованы дышла паровозов Л (рис. 95). Как видно на рисунке, поверхность втулки покрыта массой сквозных смазочных отверстий, диаметром 6-мм, расположенных в шахматном порядке на двухзаходной винтовой линии с шагом 52 мм.

1000-109Рис. 95. Разрез и развертка плавающей втулки паровоза Л

Через штуцера 1 (см. рис. 91) твердую смазку запрессовывают до заполнения масленок а и б в теле дышла, всех отверстий в плавающих втулках и зазоров между плавающими 3 и стальными 2 втулками и пальцами, пока смазка не начнет выступать из этих зазоров на торцовой стороне подшипников. Единственный недостаток подшипников с плавающими втулками — сильный стук при беспарном ходе. Этот стук возрастает по мере увеличения зазоров между плавающей втулкой и сопряженными деталями из-за износа.

Головки сцепных дышел паровоза Эв/и оборудованы втулочными подшипниками с неподвижно устанавливаемой втулкой, имеющей ухо для ее фиксации на головке с помощью шпильки. Эти втулки могут быть бронзовыми или стальными, но у последних рабочую поверхность, обращенную к пальцу, и торцы покрывают сплавом ЦАМ (паровоз Еа). Палец кривошипа с втулочным подшипником бурта не имеет, иначе на него невозможно было бы надеть втулку. Чтобы предотвратить соскакивание головки дышла с такого пальца, к торцу последнего болтом привертывают достаточных размеров диск. Если смазка осуществляется не через палец, то его просверливают насквозь и через отверстие пропускают нарезанную на конце ножку грибка, замыкающего подшипник на пальце, и фиксируют ее гайкой с шплинтом.

Сцепные дышла паровозов Л, Ем и др. имеют подшипники с плавающими втулками, смазка к которым поступает через пальцы кривошипов, где просверлен канал, закрытый затем заглушкой с внутренней стороны. В канал смазка поступает от штуцера, расположенного на стухшие колеса. Из канала в пальце к местам, требующим смазки, идут два сквозных радиальных отверстия, просверленных посередине шейки.

Совсем другое устройство имеют некоторые дышловые подшипники паровозов Л. Это подшипники качения, в которых значительное уменьшение трения обеспечивают ролики и «иглы». Иглами называют ролики, у которых длина в пять и более раз превышает их диаметр.

Как известно, коэффициент трения качения в несколько раз меньше коэффициента трения скольжения. Поэтому применение роликовых подшипников вместо клиновых и втулочных резко уменьшает потери на трение в механизме, повышая механический к. п. д. машины и практически ликвидирует опасность чрезмерного перегрева, задира и заклинивания. Кроме того подшипники качения значительно увеличивают срок службы без ремонта только тех узлов, в которых они применены, но и всего движущего механизма благодаря отсутствию заметных зазоров в подшипниках на ведущем пальце, обеспечивают экономию цветного металла и смазочных материалов, облегчают и упрощают обслуживание.

Рис. 96. Головка поршневого дышла с игольчатым подшипником

 

В поршневых дышлах паровозов Л в передней головке 1 (рис. 96) установлен двухрядный игольчатый подшипник с роликами («иглами») 4 диаметром 5 мм и длиной 50 мм, размещенными между стальным запрессованным в головку дышла кольцом 5, служащим наружной обоймой, и стальной внутренней обоймой, насаженной на часть цилиндрической поверхности валика ползуна. Промежуточное кольцо 3 разделяет пакеты «игл», обеспечивая им свободное качение, приставное кольцо 2 закрывает дорожку, по которой катятся «иглы». Подобные игольчатые подшипники работают на паровозах Л также в цапфах кулисы, в кулисном камне и в золотниковом кулачке.