Контрпар. В особых случаях, когда требуется добавка к силе, создаваемой тормозными приборами состава и тендера, а также при отказе автотормозов, машинисту паровоза приходится применять контрпар. Так именуется работа паровой машины, когда установка камня в кулисе не соответствует направлению движения, т. е. при переднем ходе паровоза камень установлен в положение заднего хода. В этом случае паровая машина превращается из двигателя в тормоз.

На рис. 75, относящемся к задней полости правого цилиндра паровой машины, стрелкой указано направление вращения кривошипа — передний ход, а так как камень в кулисе поставлен на задний ход, то и положение осей золотниковых окружностей, построенных на круговой диаграмме для отсечки ?₄ = 0,4, зеркально смещено по отношению к предыдущим диаграммам. Поэтому и чередование фаз парораспределения идет на круговой диаграмме не по часовой стрелке, как раньше, а в обратном направлении.

Построение индикаторной диаграммы начинается, как всегда, с подготовки планшета для нее. Выбрав местоположение оси абсцисс (ход поршня H) и отметив на ней положение з.м.т., откладываем влево отрезок, соответствующий вредному объему, и, восстановив из конца отрезка перпендикуляр к оси абсцисс, получаем ось ординат (давлений р). Отмечаем на оси ординат атмосферное давление р₀ и давление пара в котле р_к.

Рис. 75. Индикаторная диаграмма контрпара

В з.м.т. (точка I) окно для впуска пара, как это видно на золотниковой окружности с центром о', открыто; на планшете индикаторной диаграммы на перпендикуляре, опущенном из точки I, на высоте р_к отмечаем точку 1, Следуя по направлению вращения кривошипа, встречаем следующую междуфазовую точку VI, в которой происходит «отсечка» — окно для впуска пара закрывается. С этого момента начинается расширение пара. Построение кривой расширения ведется, как было указано ранее, с помощью вспомогательных линий, пока кривая не достигнет нового перпендикуляра, заранее опущенного из следующей, встреченной при продолжении вращения кривошипа междуфазовой точки V, в которой начинает открываться окно для выпуска пара, и давление в задней полости цилиндра быстро падает до атмосферного. Далее до прихода поршня в п.м.т. (точка IV) начнется разрежение в задней полости, и газы сгорания вместе с изгарью начнут засасываться в цилиндр. Это неминуемо повлечет усиленный износ уплотнительных колец золотника и поршня, а также стенок золотника и цилиндра. Чтобы воспрепятствовать этому, машинист перед применением контрпара должен открыть специальный вентиль, подающий воду из котла в паровыпускные трубы или каналы, где она обращается в пар и препятствует подсосу газов и изгари в цилиндры, или, как на паровозах Е^а и Е^м, открыть клапан холостого хода (если он не демонтирован), подводящий пар от котла прямо в цилиндры, в которых благодаря этому не возникает разрежение.

Продолжая вращение, кривошип заставляет поршень двигаться из п.м.т. к з.м.т., выталкивая содержимое цилиндра в конус. Этот процесс длится до междуфазовой точки III (3), в которой окно закрывается, и поршень сжимает оставшийся в цилиндре пар, пока в междуфазовой точке II (2) не начнет открываться окно на впуск пара, и давление быстро поднимается до котлового.

Дальнейшее движение поршня к задней крышке происходит по прямой котлового давления до з.м.т., т. е. точки 1 на индикаторной диаграмме.

Следует обратить внимание на то обстоятельство, что контур индикаторной диаграммы при нормальной работе паровой машины (см. рис. 72) описан по часовой стрелке, как показывают стрелки возле наименования фаз парораспределения. Однако контур индикаторной диаграммы для контрпара описан против часовой стрелки, что указывает на важнейший момент: площадь индикаторной диаграммы при контрпаре в определенном масштабе представляет отрицательную работу, т. е. работу, оказывающую противодействие движению паровоза, создающую тормозной эффект.

Машинист должен использовать контрпар такой силы, чтобы не вызвать пробуксовки движущих колес, вызывающей резкое нарастание проката и порчу головок рельсов. Еще более недопустим контрпар, вызывающий остановку движущих колес; в этом случае значительно понижается тормозной эффект, так как колеса начинают скользить по рельсам, а коэффициент трения меньше коэффициента сцепления колес с рельсами. Но гораздо хуже то, что при этом усиленно истирается бандаж в одном месте и теряет форму правильной окружности. В дальнейшем, при проходе конца хорды, образовавшейся на окружности, вес всего паровоза падает на высоту образовавшегося ползуна; в результате в рельсах могут возникнуть трещины или образоваться изломы, а все места соединений на паровозе разбиваются и слабнут. По правилам технической эксплуатации не разрешается выпускать из депо паровозы с ползунами более 1 мм при буксовых подшипниках скольжения и более 0,7 мм при роликовых.

При установке действительного контрпара действия машиниста должны протекать в такой последовательности:

• выключите или (если заторможен) отпустите паровозный тормоз;
• произведите экстренное торможение тендера и поезда, если автотормоза его работают;
• откройте вентиль (кран) подачи котловой воды в выпускные каналы или трубы либо откройте клапан беспарного (холостого) хода на паровозах Еа и Ем, если он не снят;
• закройте регулятор, если он был открыт;
• установите рычаг перемены хода на первое деление обратного хода;
• приведите в действие инжектор (при следовании передним ходом), чтобы .при резком торможении не оголить потолок;
• откройте цилиндропродувательные клапаны;
• медленно откройте регулятор до полного сечения;
• осторожной постепенно увеличивайте отсечку обратного хода, одновременно подавая под колеса песок, пока не будет достигнут необходимый тормозной эффект, но не допуская пробуксовки и остановки движущих колес.

Когда надобность в контрпаре миновала, машинист: подтягивает камень к оси качания кулисы; закрывает регулятор; прекращает подачу песка; плавно перемещает камень в крайнее положение по ходу, а затем подтягивает рычаг перемены хода к нулевому положению; закрывает вентиль подачи котловой воды.

Минимальная отсечка. Многие полагают, что поставив рычаг перемены хода на нуль и тем самым приведя кулисные камни на середину кулисы, они при открытом регуляторе заставляют паровую машину паровоза прекратить выработку мощности. Это мнение ошибочно, так как указанным выше приемом только выключают из работы механизм наполнения (отсечки), точнее сказать, этот механизм перестает воздействовать на перемещение золотника. Однако в парораспределительном механизме Вальшерта есть второй механизм—опережения, который все время хода паровоза заставляет золотник перемещаться. Этот механизм не выключается никогда и перестает работать только при остановке паровоза.

Золотник от механизма опережения совершает из среднего положения путь в каждую сторону, равный сумме перекрыши впуска и опережения впуска, а следовательно, полный его ход при камнях в центрах кулис будет равен удвоенной сумме е и ?_е, т. е. h₀ = 2(е + ?^е).

При этом поршень будет проходить под действием пара некоторый путь от мертвой точки до отсечки, когда золотник закроет окно, открывавшееся на величину опережения впуска. Подсчитать этот ход поршня от м.т. до отсечки несложно.

Если линейное опережение впуска равно V_е, плечо маятника от радиальной тяги до золотникового ползуна l₁ а полная длина маятника l, то поршень от м.т. до отсечки при выключенном механизме наполнения пройдет путь Н₀ =v_еl/l₁

Тогда отсечка в долях от полного хода поршня H=2R составит

 

Можно эту операцию — вычисление отсечки при выключенном механизме наполнения — упростить, если учесть, что ход золотника от маятника пропорционален ходу поршня и коэффициент пропорциональности равен отношению плеч маятника, т. е. H=h₀l/l₁. Если в ранее выведенном выражении заменять ход поршня из предыдущего уравнения, то получится

Остается подставить в последнее уравнение выведенное ранее выражение хода золотника при нулевом положении рычага перемены хода и тогда

т. е. минимальная («нулевая») отсечка в парораспределении Вальшерта (при выключенном механизме наполнения) в долях хода поршня равна отношению линейного опережения впуска к удвоенной сумме перекрыши впуска и линейного опережения впуска. Отсюда вывод: нулевой отсечки в механизме Вальшерта нет и быть не может, поскольку не может быть выключен механизм опережения.

Для примера произведем подсчет «нулевой» отсечки для паровоза Л (данные см. табл. 2) обоими способами:

 

По ходу поршня.

Ход поршня от м.т. до отсечки при движении золотника только от механизма опережения H=h₀l/l₁ = 8 - 1000/145 = 55,2 мм.

«Нулевая» отсечка в долях от хода поршня

По ходу золотника. «Нулевая» отсечка в долях от хода поршня

Второй способ проще и точнее, так как при нем нет промежуточных действий с округлением частного.

Как видно из данных табл. 2, минимальная отсечка в долях хода поршня у приведенных серий паровозов колеблется между 0,051 и 0,069, т. е. между 5,1 и 6,9%.

Таблица 2

Паровозы	Перекрыша впуска е, мм	Линейное опережение впуска ve, мм	Ход поршня Н, мм	Маятник		Минимальная отсечка ?0
				Верхнее плечо l1, мм	Вся длина l, мм
Еа, Ем	31,75	4,76	711	79,4	773,1	0,065
Эр, Эм	35	4	700	110	987,2	0,051
Л	5.0	8	800	145	1000	0,069