лого

Глава 8 ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО И РАБОТА (7)

Паровая машина преобразует потенциальную энергию приготовленного котлом пара в механическую работу, используемую для передвижения паровоза и поезда, и состоит из силовой части, в которой происходит упомянутое преобразование энергии из одного вида в другой, и парораспределительного механизма, обеспечивающего подачу пара в соответствующие полости машины, перемену направления движения паровоза и наиболее эффективное и экономичное использование пара. Паровая машина и движущий механизм схематически изображены на рис. 27-1.

Рис. 27-1. Схема паровой машиныРис. 27-1. Схема паровой машины: 1— поршень; 3 — скалка; 4 — направляющие параллели; 5—ползун; 5 —шатун; 7 — палец кривошипа; 8 - колесоВ цилиндро-поршневую группу, обеспечивающую возвратно-поступательное перемещение ползуна 10, входят, кроме параллелей 8 и парового цилиндра 14, укрепленных с помощью болтов на раме/ паровоза, неподвижно соединенные между собой гайкой, запрессовкой и клином 11 поршень 13, делящий объем цилиндра на заднюю А и переднюю Б полости, поршневая скалка 12 и ползун 10.

Шатунно-кривошипный механизм преобразует возвратно-поступательное движение во вращательное и состоит из валика 9 ползуна, поршневого (ведущего) дышла 7 и пальца 6 кривошипа ведущего колеса 5.

В механизм, передающий на сцепные колеса часть развиваемой на пальце 6 кривошипа ведущего колеса мощности, входят сцепные дышла 4, пальцы 3 кривошипов сцепных колес 2 и соединяющие дышла шарниры, не показанные на схеме.

На первых паровозах имелись кривошипы К, закрепленные на паровозных осях. Позднее пальцы кривошипов стали запрессовывать в приливы дисков или спиц движущих колес, а кривошип, как деталь, перестал существовать. Под кривошипом теперь подразумевают палец и линию, соединяющую его центр с центром колеса. Размер этой линии, т. е. расстояние между осями пальца и колеса (иначе говоря эксцентриситет пальца), называют длиной или радиусом кривошипа R.

Поршень разделяет цилиндр на две полости: переднюю и заднюю, поступление пара в которые регулируется парораспределительным золотником. Пар, попав в одну из полостей цилиндра, давит на поршень и заставляет его перемещаться. Вместе с поршнем перемещаются скалка и ползун. Прямолинейное движение ползуна при помощи кривошипно-шатунного механизма (поршневого дышла и пальца кривошипа) превращается во вращательное движение колеса. Поршень под действием пара может перемещаться вдоль цилиндра от одного крайнего положения до другого; это перемещение называется ходом поршня L. Когда поршень дойдет до крайнего заднего положения (со стороны колеса), палец кривошипа колеса переместится из точки А в точку Б и займет крайнее заднее положение. Поршневое дышло в это время расположится горизонтально.(см. рис. 27-1) в точку Б и займет крайнее заднее положение. Поршневое дышло в это время расположится горизонтально.

Дальнейшее вращение колеса будет происходить уже под действием пара, который поступит в заднюю полость цилиндра, переместит поршень вперед и потянет ползун и поршневое дышло. Но так как в этот момент палец кривошипа, центр колеса и поршневое дышло находятся на одной горизонтальной линии, давление пара на поршень не может сдвинуть и привести во вращательное движение колесо, и поэтому такое положение механизма называют мертвым.

Для смещения пальца кривошипа из его крайнего положения необходима сила инерции, под действием которой при вращении колеса палец кривошипа перейдет точку В, или какая-либо посторонняя сила. Чтобы вывести машину из мертвого положения, на паровозе устанавливают, как правило, две машины. Усилие от поршня каждой машины передается пальцам кривошипа, прикрепленным к колесам одной ведущей колесной пары по отношению друг к другу под углом 90°.

Если палец кривошипа и поршень правой машины находятся в заднем крайнем положении, в это время палец левой машины будет в нижнем положении, а поршень — приблизительно посередине цилиндра. Такое положение кривошипов и поршней дает возможность при впуске пара в левый цилиндр сдвинуть его поршень, находящийся в середине цилиндра, и вывести из мертвого положения правую машину. Когда поршень совершит ход из крайнего заднего положения в переднее, палец кривошипа займет крайнее переднее положение Г. Следовательно, ход поршня 1 равен двум радиусам кривошипа R и за этот ход колесо повернется на половину оборота. В своих крайних положениях поршень несколько не доходит до крышек цилиндра.

Объем между поршнем в крайнем положении и крышкой цилиндра называется вредным пространством. Такое название дано потому, что па заполнение этого пространства приходится затрачивать пар, который не производит в дальнейшем полезной работы. Однако вредные пространства необходимы для обеспечения нормальной работы паровой машины. Когда поршень подходит к крайнему положению, задержанный золотником отработавший пар сжимается поршнем и таким образом во вредном пространстве образуется упругая паровая подушка, которая обеспечивает плавный переход поршня через его мертвое положение и предотвращает удары в движущем механизме.

На анимационной схеме подробно показана работа паровой машины и кулисного механизма.  (оригинал видео можно посмотреть на сайте разработчика:http://www.mekanizmalar.com/walschaerts_valve_gear.html )

{mp4}Steam-locomotive-linkage-system{/mp4}

Для регулирования впуска пара в переднюю и заднюю полости цилиндра, а также выпуска его каждая паровая машина имеет парораспределительный золотник. На паровозах старой постройки золотники были коробчатой конструкции (плоские), а на современных — цилиндрические.постройки золотники были коробчатой конструкции (плоские), а на современных — цилиндрические.

Рис. 27-1-1 Цилиндр с парораспределительным золотникомРис. 27-1-1 Цилиндр с парораспределительным золотникомНа рис. 27-1-1 изображен паровой цилиндр с цилиндрическим золотником 3, который имеет два диска и располагается в золотниковой камере А, отлитой вместе с цилиндром. В золотниковой камере имеется два окна: левое окно каналом а соединено с задней полостью цилиндра, правое каналом б — с передней полостью; каналами в концы камеры соединены с паровыпускными трубами и конусом. В золотниковую камеру по паровпускной трубе г подводится пар из котла. При помощи специального механизма золотник может перемещаться в камере, открывая или закрывая своими дисками окна для впуска пара в цилиндр. Если, например, золотник сдвинут в крайнее переднее положение (см. рис. 27-1-1), то пар, находящийся в золотниковой камере А, через окно и канал б поступит в переднюю полость цилиндра и будет сдвигать поршень назад. Одновременно своим задним диском золотник соединит каналы а и в и даст отработавшему пару из задней полости цилиндра выйти в атмосферу.

Не трудно представить, что при перемещении золотника в заднее крайнее положение открывается впуск пара из золотниковой камеры А по каналу а в заднюю полость цилиндра, а передняя полость каналами б и в соединяется с паровыпускной трубой. Двигаясь таким образом в камере, золотник попеременно впускает и выпускает пар из полостей цилиндра.

Перемещение золотника производится при помощи внешнего парораспределительного механизма, в основе которого заложен эксцентрик. Простейший парораспределительный механизм состоит из эксцентрика 2 (рис. 27-1-2), насаженного на ведущей оси под некоторым углом к кривошипу 1, и тяги 3. Такой механизм в настоящее время на паровозах не применяется, но рассмотрение его дает возможность усвоить работу современного кулисного парораспределительного механизма, в котором сохранен принцип действия эксцентрика.

Перемещение золотника производится при помощи внешнего парораспределительного механизма, в основе которого заложен эксцентрик. Простейший парораспределительный механизм состоит из эксцентрика 2 (рис. 27-1-2), насаженного на ведущей оси под некоторым углом к кривошипу 1, и тяги 3. Такой механизм в настоящее время на паровозах не применяется, но рассмотрение его дает возможность усвоить работу современного кулисного парораспределительного механизма, в котором сохранен принцип действия эксцентрика.

Рис. 27-1-2 Положение золотника при заднем крайнем положении поршняРис. 27-1-2 Положение золотника при заднем крайнем положении поршня: 1 — кривошип; 2— эксцентрик; 3 — тяга

Расстояние между центром колеса и центром эксцентрика, равное ОА, называется эксцентриситетом эксцентр ик а. При вращении колеса центр А эксцентрика будет описывать вокруг центра О окружность радиусом ОА. При помощи тяги 3 вращательное движение эксцентрика превращается в поступательное движение золотника.к а. При вращении колеса центр А эксцентрика будет описывать вокруг центра О окружность радиусом ОА. При помощи тяги 3 вращательное движение эксцентрика превращается в поступательное движение золотника.Необходимо определить, как нужно расположить эксцентрик на оси колеса по отношению к кривошипу, чтобы положение золотника соответствовало определенному положению поршня в цилиндре и чтобы золотник правильно регулировал впуск пара в цилиндр и выпуск из цилиндра. Для этого рассмотрим схему простейшей паровой машины с цилиндрическим золотником у которого толщина дисков равна ширине паровпускных окон.этого рассмотрим схему простейшей паровой машины с цилиндрическим золотником у которого толщина дисков равна ширине паровпускных окон.

Когда поршень и кривошип находятся в заднем крайнем положении (см. рис. 27-1-2), золотник расположен в среднем положении и закрывает паровпускные окна. При таком положении поршня для сдвига его должен начаться впуск пара в заднюю полость цилиндра. Для этого нужно, чтобы золотник начал двигаться назад и открыл заднее окно для впуска пара. Эксцентрик, соединенный тягой с золотником и сообщающий ему движение, должен располагаться сзади кривошипа так, чтобы линия эксцентриситета составляла с ним угол 90°.

Рис. 27-1-3. Положение золотника при среднем положении поршня (кривошип вверху)Рис. 27-1-3. Положение золотника при среднем положении поршня (кривошип вверху)

При движении поршня вперед колесо будет вращаться по часовой стрелке. В этом же направлении будет двигаться эксцентрик, смещая золотник назад и открывая заднее окно для впуска пара, а переднее — для выпуска. Когда поршень пройдет примерно половину своего хода, а кривошип повернется на угол 90° и перейдет из точки 1 в точку 2 (рис. 27-1-3), золотник переместится в свое крайнее заднее положение. При этом он полностью откроет заднее окно для впуска, а переднее для выпуска пара.

Рис. 27-1-4. Положение золотника при среднем положении поршня (кривошип внизу)Рис. 27-1-4. Положение золотника при среднем положении поршня (кривошип внизу)

Эксцентрик (эксцентриситет) в это время займет горизонтальное положение. При дальнейшем движении поршень придет в свое крайнее переднее положение, а кривошип переместится в точку 3 и расположится горизонтально (см. рис. 27-1-3). Эксцентрик в это время переместится вверх, а золотник сдвинется вперед и закроет оба окна, как показано па рис. 27-1-2.

Эксцентрик (эксцентриситет) в это время займет горизонтальное положение. При дальнейшем движении поршень придет в свое крайнее переднее положение, а кривошип переместится в точку 3 и расположится горизонтально (см. рис. 27-1-3). Эксцентрик в это время переместится вверх, а золотник сдвинется вперед и закроет оба окна, как показано па рис. 27-1-2.Затем поршень начнет двигаться назад и когда он дойдет приблизительно до середины цилиндра, кривошип переместится в точку 4 (рис. 27-1-4) и расположится вертикально. Эксцентрик уйдет в крайнее переднее положение и сдвинет золотник вперед таким образом, что переднее окно полностью откроется для впуска пара в переднюю полость цилиндра, а заднее соединится с паровыпускным каналом для выпуска пара из задней полости цилиндра. Далее поршень и кривошип придут в заднее крайнее положение, а золотник при помощи эксцентрика сдвинется вперед и закроет окна. Таким образом машина придет в первоначальное положение, представленное на рис. 27-1-2.

В рассмотренной схеме машины, когда эксцентрик расположен под прямым углом к кривошипу, при крайних положениях поршня золотник закрывает окна и пар не может поступить в цилиндр. Окна открываются золотником лишь с началом движеимя поршня.

Рис 27-1-5 Насадка эксцентрика на ось под углом 270° плюс угол опереженииРис 27-1-5 Насадка эксцентрика на ось под углом 270° плюс угол опережении

Для того чтобы дать доступ пару в цилиндр и заполнить вредное пространство свежим паром до начала хода поршня в момент, когда он находится в крайнем положении, а также избежать излишнего мятия пара в узких проходах окон, необходимо, чтобы движение золотника несколько опережало движение поршня. Для этого эксцентрик насаживают на ось колеса так, что при крайнем положении кривошипа он отклоняется вперед (по часовой стрелке) от вертикальной линии, прохидя-щей через центр оси, на некоторый добавочный угол 6 (рис. 27-1-5).

Между линией кривошипа и линией эксцентрика (эксцентриситетом) образуется угол, равный 270о+δ. При этом эксцентрик будет отставать от кривошипа.имя поршня. Для того чтобы дать доступ пару в цилиндр и заполнить вредное пространство свежим паром до начала хода поршня в момент, когда он находится в крайнем положении, а также избежать излишнего мятия пара в узких проходах окон, необходимо, чтобы движение золотника несколько опережало движение поршня. Для этого эксцентрик насаживают на ось колеса так, что при крайнем положении кривошипа он отклоняется вперед (по часовой стрелке) от вертикальной линии, прохидя-щей через центр оси, на некоторый добавочный угол δ (рис. 27-1-5). Между линией кривошипа и линией эксцентрика (эксцентриситетом) образуется угол, равный 270о+δ. При этом эксцентрик будет отставать от кривошипа.

Тогда при нахождении поршня в заднем мертвом положении эксцентрик сдвинет золотник из среднего положения назад и немного откроет заднее окно для впуска пара, а переднее для выпуска. При переднем мертвом положении поршня золотник будет сдвинут вперед от своего среднего положения и откроет на небольшую величину переднее окно для впуска пара, а заднее— для выпуска.Угол δ, на который отклоняется эксцентрик от вертикальной линии при крайнем мертвом положении кривошипа, называется углом опережения; величина, на которую при крайнем мертвом положении кривошипа будет открыто окно для впуска пара, называется линейным предварением впуска, а величина, на которую при этом положении кривошипа будет открыто окно для выпуска пара,— линейным предварением выпуска.

Недостатком простого золотника (см. рис. 27-1-1—27-1-5), у которого толщина дисков равна ширине окон, является то, что впуск пара в цилиндр производится на протяжении всего хода поршня. Впуск пара начинается с выхода поршня из одного крайнего положения и кончается с приходом ею в другое крайнее положение.

Рис. 27-2-1. Золотник с перекрышами: е — перекрыта впуска; i — перекрыта выпускаРис. 27-2-1. Золотник с перекрышами: е — перекрыта впуска; i — перекрыта выпускаВыпуск пара из цилиндра также будет происходить на протяжении всего хода поршня и пар будет выпускаться в атмосферу почти с таким же давлением, с каким он поступил в цилиндр. При таком золотнике очень большой расход пара, а работа паровой машины неэкономична. Поэтому в паровой машине стараются использовать свойство пара производить работу за счет расширения. Для этого применяют золотники, у которых диски шире паровпускных окон. Такой золотник (рис. 27-2-1) при установке его в среднее положение своими дисками перекрывает паровпускные окна внутри на величину е, а снаружи на величину i, эти величины называются перекрытами. Внутренняя перекрыта е называется перекрышей впуска, а наружная — перекрышей выпуска.золотник (рис. 27-2-1) при установке его в среднее положение своими дисками перекрывает паровпускные окна внутри на величину е, а снаружи на величину i, эти величины называются перекрытами. Внутренняя перекрыта е называется перекрышей впуска, а наружная — перекрышей выпуска.

Золотник с перекрышами впуска прекращает впуск свежего пара в цилиндр, когда поршень пройдет лишь часть своего полного хода; происходит так называемая отсечка пара, после чего оставшуюся часть пути поршень проходит под действием расширяющегося пара в цилиндре.

Наличие в золотнике перекрыши выпуска несколько задержит выпуск пара, и окно для выпуска пара откроется позже. Замедление выпуска пара вместе с тем удлинит предшествующий ему период расширения пара. Но перекрышу выпуска принимают обычно меньше перекрыши впуска (иногда отрицательной), чтобы отработавший пар начал выходить несколько раньше, чем свежий пар поступит в цилиндр с другой стороны поршня. Это делают для того, чтобы уменьшить противодавление отработавшего пара на нерабочую сторону поршня.Рассмотрим работу паровой машины с золотником, имеющим перекрыши. Для того чтобы при нахождении поршня в золотник (рис. 27-2-1) при установке его в среднее положение своими дисками перекрывает паровпускные окна внутри на величину е, а снаружи на величину i, эти величины называются перекрытами. Внутренняя перекрыта е называется перекрышей впуска, а наружная — перекрышей выпуска.золотник (рис. 27-2-1) при установке его в среднее положение своими дисками перекрывает паровпускные окна внутри на величину е, а снаружи на величину i, эти величины называются перекрыта м и. Внутренняя перекрыта е называется перекрышей впуска, а наружная — перекрышей выпуска.

Золотник с перекрышами впуска прекращает впуск свежего пара в цилиндр, когда поршень пройдет лишь часть своего полного хода; происходит так называемая отсечка пара, после чего оставшуюся часть пути поршень проходит под действием расширяющегося пара в цилиндре.Наличие в золотнике перекрыши выпуска несколько задержит выпуск пара, и окно для выпуска пара откроется позже. Замедление выпуска пара вместе с тем удлинит предшествующий ему период расширения пара. Но перекрышу выпуска принимают обычно меньше перекрыши впуска (иногда отрицательной), чтобы отработавший пар начал выходить несколько раньше, чем свежий пар поступит в цилиндр с другой стороны поршня. Это делают для того, чтобы уменьшить противодавление отработавшего пара на нерабочую сторону поршня.

Рассмотрим работу паровой машины с золотником, имеющим перекрыши. Для того чтобы при нахождении поршня в заднем крайнем положении заднее окно было открыто на величину линейного предварения впуска, золотник должен быть сдвинут из своего среднего положения назад на величину, равную перекрыше впуска плюс линейное предварение впуска (рис. 27-2-2).

Рис 27-2-2. Положение золотника с перекрышами при заднем крайнем положении поршняРис 27-2-2. Положение золотника с перекрышами при заднем крайнем положении поршня

При движении поршня вперед золотник будет двигаться к своему крайнему заднему положению. Когда эксцентрик расположится горизонтально, золотник придет в свое крайнее заднее положение и полностью откроет окно для впуска (рис. 27-2-3).

Рис. 27-2-3. Положение золотника с перекрышами при заднем крайнем положении эксцентрикаРис. 27-2-3. Положение золотника с перекрышами при заднем крайнем положении эксцентрика

Свежий пар поступает в заднюю полость цилиндра, поршень двигается вперед, а из передней полости отработавший пар уходит в конус и атмосферу.заднем крайнем положении заднее окно было открыто на величину линейного предварения впуска, золотник должен быть сдвинут из своего среднего положения назад на величину, равную перекрыше впуска плюс линейное предварение впуска (рис. 27-2-2). При движении поршня вперед золотник будет двигаться к своему крайнему заднему положению. Когда эксцентрик расположится горизонтально, золотник придет в свое крайнее заднее положение и полностью откроет окно для впуска (рис. 27-2-3). Свежий пар поступает в заднюю полость цилиндра, поршень двигается вперед, а из передней полости отработавший пар уходит в конус и атмосферу.

Рис 27-2-4 Золотник в момент отсечки пара при движении поршня впередРис 27-2-4 Золотник в момент отсечки пара при движении поршня вперед

Когда кривошип и эксцентрик расположатся так, как показано на рис. 27-2-4, задний диск золотника, двигаясь вперед, закроет окно для впуска пара в заднюю полость цилиндра; произойдет отсечка пара. Дальнейшее движение поршня будет совершаться за счет расширения пара. Затем диск золотника закроет окно для выпуска и в передней полости цилиндра будет происходить сжатие пара.

При переднем крайнем положении поршня золотник сдвинут вперед на величину перекрыши впуска плюс линейное предварение впуска (рис. 27-2-5).

Рис 27-2-5 Положение золотника с перекрышами при переднем крайнем положении поршняРис 27-2-5 Положение золотника с перекрышами при переднем крайнем положении поршня

Ввиду того что перекрыша выпуска меньше перекрыши впуска, окно для выпуска пара из задней полости цилиндра открывается раньше окна для впуска пара.крыша выпуска меньше перекрыши впуска, окно для выпуска пара из задней полости цилиндра открывается раньше окна для впуска пара.

Когда поршень станет двигаться назад, золотник сдвинется в свое крайнее переднее положение, полностью открыв окна для впуска пара в переднюю полость и выпуска отработавшего пара из задней полости. На обратном пути поршня После прохода им части своего хода золотник закроет переднее паровпускное окно, снова произойдет отсечка пара, и оставшийся путь поршень пройдет за счет расширяющегося пара.Отсечка выражает степень наполнения цилиндра свежим паром в процентах от хода поршня. Если, например, отсечка произошла после прохода поршнем половины всего хода, то говорят, что наполнение цилиндра равно 50%. Отсечки обозначаются десятичными дробями: 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5 и т. д., что соответствует 10, 20, 30, 40, 50% наполнения цилиндра свежим паром. Чем меньше наполнение цилиндра свежим паром (меньше отсечка), тем с большим расширением будет работать пар в цилиндре, тем экономичнее работа паровой машины.

Если рассмотреть характер движения поршня в цилиндре, то окажется, что поршень движется не с одинаковой скоростью на протяжении всего хода от одного крайнего положения к другому. Наибольшую скорость поршень имеет в средней части цилиндра, когда палец кривошипа находится в верхнем или нижнем положении. По мере продвижения поршня к одному из своих крайних положений скорость его движения снижается, и когда поршень придет в крайнее положение, на какое-то мгновение он остановится, после чего начинает двигаться в противоположную сторону. То же самое имеет место и в движении золотника: наибольшая скорость в средней части его хода постепенно снижается при приближении золотника к крайним положениям.

Если рассмотреть характер движения поршня в цилиндре, то окажется, что поршень движется не с одинаковой скоростью на протяжении всего хода от одного крайнего положения к другому. Наибольшую скорость поршень имеет в средней части цилиндра, когда палец кривошипа находится в верхнем или нижнем положении. По мере продвижения поршня к одному из своих крайних положений скорость его движения снижается, и когда поршень придет в крайнее положение, на какое-то мгновение он остановится, после чего начинает двигаться в противоположную сторону. То же самое имеет место и в движении золотника: наибольшая скорость в средней части его хода постепенно снижается при приближении золотника к крайним положениям.

Связь между перемещением золотника, величиной открытия окон для впуска и выпуска пара и положением кривошипа ведущего колеса обычно графически изображается в виде полярной золотниковой диаграммы, а зависимость между перемещением золотника, открытием окон и положением поршня выражается графически с помощью эллиптической золотниковой диаграммы.

В работе паровой машины за один оборот колеса или за двойной ход поршня различают несколько периодов действия пара в цилиндрах — фаз парораспределения. Работа пара в цилиндрах изображается графически в виде индикаторной диаграммы.

Рис. 27-3-1. Индикаторная диаграмма и схема паровой машиныРис. 27-3-1. Индикаторная диаграмма и схема паровой машиныНа рис. 27-3-1 показана индикаторная диаграмма вместе со схемой паровой машины. По горизонтали на диаграмме в масштабе откладывается ход поршня, а по вертикали — давление пара.

В работе паровой машины за один оборот колеса или за двойной ход поршня различают несколько периодов действия пара в цилиндрах — фаз парораспределения. Работа пара в цилиндрах изображается графически в виде индикаторной диаграммы.

На рис. 27-3-1 показана индикаторная диаграмма вместе со схемой паровой машины. По горизонтали на диаграмме в масштабе откладывается ход поршня, а по вертикали — давление пара.

Имеются следующие периоды действия пара в цилиндре: а) впускпара, когда цилиндр наполняется свежим паром (на диаграмме линия 1—2), продолжается с начала хода поршня до момента отсечки пара золотником;

а) впускпара, когда цилиндр наполняется свежим паром (на диаграмме линия 1—2), продолжается с начала хода поршня до момента отсечки пара золотником;

б) расширение пара (линия 2—3) протекает с момента отсечки до начала выпуска пара из цилиндра. В этот период пар производит работу, расширяясь в объеме за счет уменьшения давления;в) предварение выпуска (линия 3—4) начинается с момента открытия окна для выпуска пара и кончается приходом поршня в крайнее положение. Оно необходимо для обеспечения более полного открытия окна для выпуска пара к моменту прихода поршня в крайнее положение (для уменьшения противодавления на нерабочую сторону поршня);

г) выпуск пара (линия 4—5) протекает от начала обратного хода поршня до закрытия окна для выпуска (раньше чем поршень придет в крайнее положение); обратного хода поршня до закрытия окна для выпуска (раньше чем поршень придет в крайнее положение);

д) сжатие (линия 5—6) начинается с момента закрытия окна для выпуска и кончается моментом открытия впускного окна. Сжатие необходимо для создания паровой подушки при подходе поршня в крайнее положение, чтобы избежать ударов в механизме и обеспечить плавную перемену направления движения поршня.

е) предварение впуска пара (линия 6—1) протекает с момента открытия впускного окна, когда поршень еще не пришел в крайнее положение, до момента, когда поршень находится в крайнем положении и паровпускное окно открывается на величину линейного предварения впуска.в крайнем положении и паровпускное окно открывается на величину линейного предварения впуска.

Площадь индикаторной диаграммы на рис. 27-3-1 выражает работу пара в одной полости цилиндра за два хода поршня или за полный оборот колеса. Полная работа пара в цилиндре будет определяться суммой площадей диаграмм обеих полостей. Действительная (снятая при работе машины) индикаторная диаграмма имеет несколько меньшую площадь, чем теоретическая, так как она учитывает все потери рабочего процесса в цилиндре. На рис.27-3-2 показаны действительные индикаторные диаграммы передней и задней полостей цилиндра. Индикаторная диаграмма в натуре снимается при помощи специального прибора, который называется индикатором.

Рис. 27-3-2. Действительные индикаторные диаграммыРис. 27-3-2. Действительные индикаторные диаграммыИз индикаторной диаграммы видно, что в различные периоды работы пара в цилиндре давление его не одинаково. Приготовленный в котле пар вследствие сопротивления при проходе через регуляторный клапан, паровпускные трубы, золотники и паровпускные окна теряет часть своего давления. Поэтому давление свежего пара, поступившего в цилиндр, будет на 10—15% ниже котлового.С прекращением впуска, после отсечки, происходит расширение пара в цилиндре и давление его падает, а объем увеличивается. После открытия окна для выпуска давление пара в цилиндре резко понижается, однако оно всегда несколько выше атмосферного (на 0,5—1,0 кГ/см2) ввиду сопротивления проходу отработавшего пара в паровыпускных трубах и конусе. Линия выпуска пара на диаграмме (см. рис.27-3-1) проходит выше атмосферной линии.

По индикаторным диаграммам, снятым с работающей машины, можно подсчитать мощность машины паровоза и судить о правильности парораспределения. Как известно, работа определяется произведением приложенной к телу силы на пройденный путь. Действующая на поршень сила будет равна среднему давлению пара в цилиндре за весь ход поршня, или так называемому среднему индикаторному давлению, умноженному на площадь поршня. Умножив полученную силу на пройденный поршнем путь (ход поршня), мы определим работу, которую совершает пар в одной полости цилиндра за один ход поршня, а умножив на 4, получим работу пара в обеих цилиндрах за один оборот колеса.

По индикаторным диаграммам, снятым с работающей машины, можно подсчитать мощность машины паровоза и судить о правильности парораспределения. Как известно, работа определяется произведением приложенной к телу силы на пройденный путь. Действующая на поршень сила будет равна среднему давлению пара в цилиндре за весь ход поршня, или так называемому среднему индикаторному давлению, умноженному на площадь поршня. Умножив полученную силу на пройденный поршнем путь (ход поршня), мы определим работу, которую совершает пар в одной полости цилиндра за один ход поршня, а умножив на 4, получим работу пара в обеих цилиндрах за один оборот колеса.

Допустим, что среднее индикаторное давление пара в цилиндре равно 7,5 кГ/см2, диаметр поршня 65 см и ход поршня 80 см, или 0,8 м.

Площадь поршня (без вычета сечения скалки) равна 3,14х652/4 = 3318 см2

Сила, действующая на поршень, будет 3318х7,5 = 23885 кГ.

Тогда работа, совершаемая паром в двух цилиндрах паровой машины за один оборот колеса, выразится 23885х0,8х4 = 76432 кГм.

Мощность машины представляет собой работу, выполненную в единицу времени. Для подсчета принимаем, что паровоз движется со скоростью 50 км/ч и имеет диаметр колес 1500 мм (1,5 м).

Длина окружности колеса равна 3,14х1,5 = 4,71 м.

Число оборотов колеса при скорости 50 км/ч составит:

в 1 ч 

50х1000/4,71=10615 об/ч

в 1 сек

10615/60х60=2,8об/сек

Работа за 1 сек (мощность) составит 76432х2,8 =214010 кГм/сек,

или в лошадиных силах (одна лошадиная сила равна 75 кГм работы в 1 сек)

214010/75 = 2 853 л. с.

На движущийся паровоз действуют разнообразные силы, имеющие различные величину и направление, при этом часть из них является внешними силами, а часть — внутренними.

Внутренние силы, возникающие при движении паровоза в движущем и парораспределительном механизме, тяговых и сцепных приборах, взаимно уравновешиваются. По закону механики внутренняя сила не может вызвать перемещение центра тяжести тела. Движение паровоза может вызвать только внешняя сила, исходящая от постороннего тела.

Каким же образом появляется эта внешняя сила?

В результате действия вращающего момента, передаваемого от машины попирающемуся колесу, в точке касания возникает горизонтальная сила, направленная от колеса к рельсу и стремящаяся переместить рельс в направлении, противоположном движению. Однако вследствие противодействия неподвижно укрепленного рельса возникает равная указанной выше силе горизонтальная сила от рельса к колесу (горизонтальная реакция рельса), но направленная в сторону движения. Она и является той силой, с которой колесо упирается в рельс и непрерывно как бы отталкивается от него. Эта внешняя сила, приложенная от рельсов к движущим колесам паровоза в направлении его движения, называется силой тяги на ободе колес, или касательной силой тяги. Ее измеряют в килограммах и обозначают Fк.

Но для превращения вращательного движения колеса в поступательное движение по рельсу необходима еще так называемая сила сцепления, т.е. сила трения между колесом и рельсом в точке их соприкосновения. Сцепление между колесом и рельсом осуществляется тогда, когда колесо не скользит по рельсу (не боксует), иначе говоря, когда точка соприкосновения колеса с рельсом является мгновенным центром вращения. Если между колесами паровоза и рельсами не будет силы сцепления, то при впуске пара в цилиндры и движении поршней колеса будут вращаться на месте (боксовать), паровоз не будет перемещаться.

Сила сцепления создается за счет нагрузки на колеса паровоза, а также за счет веса самих колес. Чем больше нагрузка на колесо и чем больше у паровоза движущих осей, воспринимающих усилие от паровой машины, тем больше сила сцепления. Однако увеличивать нагрузку на колесо можно до определенного предела в зависимости от прочности пути. Сумма нагрузок от движущих осей паровоза на рельсы составляет сцепной вес паровоза. Помимо того, что силу сцепления определяет величина нагрузки на колесо, она зависит также от состояния соприкасающихся поверхностей колеса и рельса. При сухих рельсах сила сцепления составляет приблизительно 0,20—0,30 нагрузки на колесо. Отношение касательной силы тяги, реализуемой паровозом перед началом боксования, к его сцепному весу называется коэффициентом сцепления ψ.

При влажных, покрытых водой, снежными осадками или маслом рельсах сила сцепления (коэффициент сцепления) снижается, что вызывает боксование паровоза, а последнее в свою очередь вызывает быстрый износ бандажей движущих колес и расстройство отдельных узлов паровоза.

Во избежание боксования иногда искусственно увеличивают силу сцепления путем подачи под колеса сухого песка. Для этого на паровозе установлена песочница, наполненная сухим песком.

Сила тяги паровоза затрачивается на передвижение поезда, т. е. на преодоление возникающих при его движении сопротивлений. Эти сопротивления появляются в результате трения между бандажами колес и рельсами, ocjimh и подшипниками, между трущимися деталями движущего и парораспределительного механизма паровоза, ударов на стыках рельсов и др. Кроме того, при движении поезда по подъему, в кривых участках пути и при трогании с места возникают дополнительные сопротивления. Величина сопротивления зависит от веса поезда; чем больше вес, тем больше сила сопротивления. Силу сопротивления в килограммах, приходящуюся на единицу (1 т) паровоза или состава, называют удельной.

Машинист паровоза может изменять величину силы тяги и скорость движения поезда, поэтому сила тяги является управляемой силой. Силы же сопротивления, зависящие от веса поезда, профиля пути и других условий, не могут быть управляемыми машинистом. Необходимо выяснить, чем же определяется величина силы тяги, которая может быть реализована паровозом.

Котел паровоза, вырабатывающий пар, паровая машина, превращающая энергию пара в механическую работу вращения колес, и сцепной вес паровоза, обеспечивающий сцепление колес с рельсами и поступательное движение паровоза, имеют, можно сказать, свою определенную мощность (работоспособность). Работоспособность этих элементов должна быть по возможности одинакова.

Если, например, у паровоза с мощным котлом и соответствующими ему размерами паровой машины будет недостаточный сцепной вес, то сила тяги паровоза будет иметь ограничение по сцепному весу. Мощность котла и паровой машины в этом случае не будет полностью использована. При малой же паропроизводительности котла сила тяги паровоза будет ограничена по котлу. Поэтому, кроме касательной силы тяги, различают еще силу тяги по котлу, силу тяги по машине и силу тяги по сцепному весу.

Сила тяги по котлу представляет собой касательную силу тяги, ограниченную паропроизводительностыо котла, которая зависит от размеров поверхности нагрева и форсировки котла. Форсировка котла в свою очередь зависит от площади колосниковой решетки, ее форсировки, от теплотворной способности топлива, а также от умения паровозной бригады вести отопление.

Сила тяги по машине, которую также называют индикаторной силой тяги Fг, определяется размером и количеством цилиндров, ходом поршня, давлением пара, диаметром движущих колес, а также величиной отсечки.Касательная сила тяги Fк будет несколько меньше индикаторной силы тяги Fг, ввиду того, что при передаче последней на обод колеса будут иметь место потери на трение поршня о стенки цилиндра, ползуна о параллели, скалки в сальнике, пальцев в подшипниках и т. д. Эти потери при расчетах обычно учитываются механическим коэффициентом полезного действия машины ηм.

Сила тяги по машине, которую также называют индикасом паровоза и коэффициентом сцепления. Если касательная сила тяги превышает максимальную силу сцепления между колесами и рельсами, то будет происходить боксование, которое приведет к прекращению или замедлению поступательного движения паровоза. Для того чтобы паровоз не боксовал, касательная сила тяги не должна быть больше силы сцепления колес с рельсами.

Сила тяги паровоза по котлу, машине и сцеплению в зависимости от скорости при различных форсировках котла и отсечках определяется по так называемой тяговой характеристике (диаграмме), которая строится на основании данных тягово-тепло-технических испытаний паровоза. Сила тяги паровоза может быть получена ориентировочно и расчетным путем.Преобразование тепловой энергии топлива в механическую работу движущих колес паровоза сопровождается большими потерями. В топочном процессе при сжигании топлива имеют место потери: от механической неполноты сгорания, от химической неполноты сгорания, с отходящими газами и от внешнего охлаждения. Эти потери составляют 25—50%.

Отношение количества тепла, полезно использованного для приготовления пара, ко всему количеству тепла, которое выделяется при полном сгорании топлива, называют коэффициентом полезного действия (к. п.д.) котла (брутто). Коэффициент полезкого действия котла брутто учитывает расход тепла для приготовления пара на служебные нужды (на углеподатчик, форсунки нефтяного отопления, сифон, турбогенератор и др.). С учетом указанных потерь в зависимости от вида и сорта топлива к. п. д. котла брутто колеблется в пределах 0,50—0,75. При этом максимальное значение к. п. д. — 0,75—может быть достигнуто только при нефтяном отоплении. Кроме к. п д. котла брутто, существует понятие к. п. д. котла нетто, которым не учитывается расход тепла для приготовления пара на служебные нужды.кого действия котла брутто учитывает расход тепла для приготовления пара на служебные нужды (на углеподатчик, форсунки нефтяного отопления, сифон, турбогенератор и др.). С учетом указанных потерь в зависимости от вида и сорта топлива к. п. д. котла брутто колеблется в пределах 0,50—0,75. При этом максимальное значение к. п. д. — 0,75—может быть достигнуто только при нефтяном отоплении. Кроме к.п.д. котла брутто, существует понятие к. п. д. котла нетто, которым не учитывается расход тепла для приготовления пара на служебные нужды.

Большие потери тепла имеют место и в паровой машине. Больше всего теряется тепла с отработавшим паром (35—55%). Имеются также потери от утечек пара, от внешнего охлаждения цилиндров и от трения в шарнирах механизмов. Поэтому к.п.д. паровой машины равен лишь 0,1—0,12. Таким образом, в результате перечисленных выше больших потерь, к.п.д. паровоза весьма низок и в условиях эксплуатации составляет 0,06—0,07, или 6—7%.

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 рк.

1000-83Рис. 75. Индикаторная диаграмма контрпараВ 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 рк 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 Еа и Ем, 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 Vе, 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 =vеl/l1

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

 

1000-84

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 1000-85 заменять ход поршня из предыдущего уравнения, то получится

1000-86

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

1000-87

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

1000-88

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

1000-89

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

Среди многих причин влияющих на неэкономичность работы паровой машины, одна из наиболее важных — это охлаждение пара стенками цилиндра в период впуска. Пар поступающий в цилиндр при начале впуска, встречает металлическая стенка более низкой температуры, охлаждается, теряет свою упругость и частью осаждается на них в виде мелких капель. При движении поршня открываются новые части менее нагретой поверхности, эти части охлаждают внове поступающий пар и т. д. пока не наступит отсечка. Таким ооразом в период впуска отнимается стенками цилиндра от приходящего пара значителеная часть теплоты. В период же расширения, при уменшившемся давлении, часть осевшей на стенках воды испаряется, но на открывающихся вновь стенках пар продолжаем, охлаждатся. При выпуске отработавшего пара наружу и при обратном ходе поршня происходят следующее: давление быстро падает, вся вода, оставшаяся на стенках, испаряется, отнимая от них теплоту и уносится в атмосферу. При новом впуске пара повторяются с охлажденными стенками те же явления.
27 4 00001Эта потеря теплоты будет тем больше, чем больше разница между температурой свежего пара и температурой стенок цилиндра (последняя равна температуре уходящаго пара). Чтобы ослабить по возможности охлаждение пара уменьшают разность температур приходящего и уходящего пара применением принципа компаунд, т. е. заставляют пар расширятеся последователено в двух цилиндрах. При этом пар попадает сначала в малый цилиндр, стенки которого никогда не сообщаются с наружным воздухом, и расширяется незначителено, даленейшее же расширение происходит в следующем соответственно большем по объему цилиндре. Таким образом разность в температуре уменьшается в два раза и вредное влияние охлаждение пара понижается при этом настолько же. Кроме того, та часть теплоты, которая отнимается от стенок малого цилиндра отработавшим паром, не теряется безполезно, а переходит в больший цилиндр.
Относителеное расширение пара в обыкновенных и компаунд-паровозах необходимо заметить, что достигаемая в послених степень расширения пара несравненно значительнее. Так при наполнении в обыкновенных паровозах на 0,4 хода пар расширяется всего в 2,5 раза. Между тем в компаунд-паровозах, впуская пар более высокого давления в малый цилиндр на 0,4, а оттуда в болешой на 0,5 хода и при отношеши обемов цилидров = 1:2 пар будет расширятеся в 5 раз При легких поездах отсечка в малом цилиндре может происходить на 0,3 хода, в большем—на 0,4 хода и степене расширетя будет около 8, тогда как в обыкновенных паровозах при тех же условиях приходится работате приблизительно с наполнением в 0,25—0,3, но при меньшем открытии регулятора, т. е. при меньшем начальном давлении пара в период впуска. Последнее обстоятелество обясняется тем, что в обыкновенных паровозах степени наполнения менее 0,25 почти не приносит пользы, так как при незначителеных отсечках золотник открывает паровые окна весьма незначителено, а при этом давление в период впуска сильно понижается; кроме того предвареше впуска и сжатие мятаго пара начинаются рано и бывают очень велики.
Вышесказанный обстоятелества очене важны, так как влекут за собою уменешеше расхода пара, следователено, сберегаюсе топливо. При благоприятных условхях примнение на паровозах принципа компаунд дает экономлю в топливе не менее 10% против обыкновенных паровозов.
Компаунд-паровозы строят с двумя, тремя и четыремя цилиндрами. На русских железных дорогах встречаются компаунд - паровозы по преимуществу с двумя цилиндрами, а также и четырех цилиндровые паровозы.
На прилагаемых схематических черт. 1 и 2 показано общее расположение паровых труб в компаунд паровозах с двумя цилиндрами: аа — труба, подводящая пар в золотниковую коробку малого цилиндра; пар, отработавший в малом цилиндре, по трубе называемой ресивером, переходит в большой цилиндр, работает в нем, а уже отсюда, по пароотводной трубе сс, переходит через конус в дымовую трубу или непосредственно по трубе д наружу. Таким образом в паровозах компаунд с двумя цилиндрами при каждом обороте ведущей оси вместо прежних 4-х ударов мятого пара получаются только два и следователено тяга в них слабее, чем в обыкновенных паровозах. Обстоятельство это не имеет впрочем существеннаго значения, так как хотя парообразование происходит менее быстро, но за то и расход пара соответственно сокращается.
Двуцилиндровые паровозы системы компаунд по работе в них пара могут быте разделены на две группы. К 1 группе принадлежат паровозы, могущие работать с двукратным или простым расширешем пара, а ко II группе, которые могут работать лишь с двукратным расширением. Как I так и II группы паровозов при трогании с места работают свежим паром в обоих цилиндрах. Преимущество паровозов I группы заключается в том, что в случае недостаточности усилия, развиваемого машиной при работе как компаунд, можно перейти на работу свежим паром в обоих цилиндрах, но за то с другой стороны трудно уследить за машинистами, в особенности в начале, чтобы они вели поезда, работая по системе компаунд, не вводя свежий пар в оба цилиндра во все время пути, так как в этом случае вместо сбережения окажется пережог топлива и недостаток пара.
Устройство в паровозах компаунд обеих групп особых приборов, дающих возможность при трогании с места начинать работу всегда свежим паром в обоих цилиндрах, и затем переходить на работу компаунд или автоматически или по желанно машиниста, бывает весьма разнообразное. Ниже будут разсмотрены только те из них, который встречаются на наших дорогах и приняты как самостоятеленые типы.

Парораспределительная коробка Маллета.

В компаунд паровозах с коробкою Маллета каждый цилиндр со своими парораспределителеными приборами представляет собою вполне самостоятеленую систему, так как малый цилиндр во всякое время может быть отделен от большего, при чем паровоз тотчас же переходит от действия по системе компаунд к обыкновенной работе и наоборот
27 4 00002На черт. 3 и 4 а изображает трубу, приводящую пар в золотниковую коробку малого цилиндра, в - труба, отводящая пар из малого цилиндра в распределителеную коробку М. В коробке устроен золотник, при помощи которого пар, идущей по трубе в, может быть сообщен или с ресивером сс, по которому он переходит в большой цилиндр, или с трубой д, из которой он переходит прямо через конус наружу. Если труба в сообщена с ресивером сс то пар проходит в золотниковую коробку большого цилиндра, работает в нем и выходит наконец через трубу n и конус в атмосферу; паровоз при этом работает как компаунд. Если же труба в разобщена с ресивером и соединена с трубою, а через нее с конусом то паровоз работает как обыкновенный, при чем наполнение большого цилиндра паром происходит независимо от малого.
Сообщение и разобщение труб а сс или д производится, как сказано, при помощи коробчатого золотника, движущагося по золотниковому зеркалу коробки М.
На черт 5—7 изображены 3 разреза распределителеной коробки: средний, плоскостью параллельной золотниковому зеркалу, а верхний и нижний — плоскостью перпендикулярной. Через окно в золотниковая коробка сообщается с трубой в, приводящей пар, отработавший в малом цилиндре. Через окно в золотниковая коробка сообщается с ресивером сс и через окно д с атмосферой через трубу д. Кроме того, с помощью цилиндра ВВ, прилегающего к золотниковой коробке сбоку, она сообщается с трубой т, приводящей свежий пар. При положении золотника, указанном вверху, труба в сообщена с ресивером сс и паровоз работает как компаунд. При положении золотника, указанном внизу, труба в соединена с атмосферой, а свежий пар, проходя по трубе т в цилиндр ВВ, отодвигает поршень D влево и через золотниковую коробку и окно с проходит в трубу сс и большой цилиндр таким образом оба цилиндра получают пар независимо друг от друга и паровоз работает как обыкновенный .
Так как вследствие значителеной разницы площадей поршней цилиндров (большею частею в два раза) на стороне большего из них при наполнении паром одинаковой упругости, работа была бы значителено больше, то в больший цилиндр пускают пар меньшей упругости, что достигается особым прибором, названным автоматическим расширителем. Последний состоит из цилиндра ВВ, и меющего два прореза р и s, и поршня D, плотно прилегающего к стенкам. Пар из котла, проходя по трубе т давит на кольцевую поверхность поршня, отодвигает его влево и проходит через открывшуюся щель s  в коробку М, а оттуда через окно с в ресивер сс в большой цилиндр. 27 4 00003Когда в ресивере и коробке М устанавливается некоторое давление, которое, действуя в тоже время на полную площаде поршня D с левой стороны, через отверстие р, уравновновешивает давление свежего пара на противоположную кольцевую площаду и наконец преодолевает  его, то поршень передвигается в другую сторону и уменешает сечение щели s, через которую проходит пар. Таким образом поршень D передвигается в ту и другую сторону, пока пар, проходя через узкую щель s и теряя часть своей упругости, не уравновесит свежего.
Относителеная величина площадей (полной и кольцевой) поршня D должна быть расчитана так, чтобы пар, потерявший часть своей упругости, давал работу в большом цилиндре одинаковую с работой свежего пара в малом цилиндре.

Цилиндрический парораспределитель Ю.З. ж д

В некоторых паровозах, устроенных по типу Маллета, коробка М имеет несколько отличающееся от описанного устройство, а именно цилиндрический парораспределитель. Для перехода от типа компаунд к обыкновенному употребляется не коробчатый золотник, а три поршня, насаженные на один и тот же шток. Два из них одинаковой ширины, третий имеет ширину вдвое большую. При положении поршней, указанном на черт. 8, пар поступающий из котла по трубке т, в промежуток между поршнями проходит через канал с и ресивер в большой цилиндр а мятый пар из малаго цилиндра по каналу в попадает в канал д, а затем в конус. Таким образом в  этом случае паровоз работает как обыкновенный27 4 00004. Если же поршни отодвинуты влево, то свежий пар не попадет в канал с, так как отверстие т прикроется средним поршнем, а канал д прикроется широким поршнем. Пар, отработавший в малом цилиндре, проходит из канала в в канал с и ресивер к золотниковой коробке большого цилиндра. Паровоз при этом будет работате как компаунд.
27 4 9 10При распределительном ящике с коробчатым золотником, последний передвигается при помощи рычага, помещаемого в будке машиниста; при цилиндрическом распределителе с тремя поршнями, передвижение их производится с помощью пара. Для этой цели имеется особый кран изображенный на черт. 9 и 10. В нем имеются четыре отростка и пробка с двумя каналами. Через верхний отросток притекает свежий пар, правый и левый отростки соединяются с помощью трубок с соответственными крышками цилиндра, а нижним—отработанный пар уходит в дымовую трубу. Когда свежий пар подводится к левой части цилиндра, то правая часть в это время сообщается с атмосферою и наоборот.
27 4 00005В нормальных товарных 8-колесных компаунд-паровозах правителественного заказа 1893 г. вышеописанный распределитель несколеко видоизменен, как это видно на черт. 11 и 12. К цилиндру распределителя прилита коробка А с каналами a, в, с и д, прикрытыми золотником Е. Под литер. N представлено особо в плане золотниковое лицо с этими каналами. От каналов а и с идут трубки n и р к левому и правому концам распределителя; канал в сообщен с атмосферою трубкой о; канал д служит для провода пара из верхней коробки в ресивер, а трубка h — для отвода конденсационной воды из той же коробки наружу.
При указанном на чертеже положении золотника Е вся система поршней передвигается вправо, так как вследствии в сообщения отверстий в и с под золотником передняя часть цилиндра сообщается с атмосферою, а свежий пар через отверстие a и по трубке n поступает в заднюю часть цилиндра. При этом выпускная труба в' малого цилиндра сообщается с ресивером c' а пролеты, ведущее в конус d', перекрываются задним более широким поршнем. Паровоз будет работать как компаунд. При передвижение  золотника Е в заднее крайнее положение сообщаются отверстия а и в открывается окно д; поршни принимают положение, указанное на чертеже, при котором малый цилиндр изолируется от ресивера, так как средний поршень распределителя разобщает пролеты каналов в' и с', при этом отработавший в малом цилиндре пар направляется каналом d' непосредственно в конус.
а свежий пар чрез окно d поступаете в ресивер и большой цилиндр. Таким образом паровоз будет работать как обыкновенный, т. е. с однократным расширением.
Так как площадь поршня цилиндра низкого давления обыкновенно почти в 2 раза больше площади поршня цилиндра высокаго давления, то равенство работ правой и левой сторон паровоза тогда лишь будет приблизителено достигнуто, когда свежий пар, впускаемый в цилиндр низкого давления, будет в 2 раза меньшего давления, нежели свежий пар цилиндра высокаго давления. С этою целью размер трубы, проводящей пар в коробку А распределительного цилиндра подбираются так, чтобы, проходя по этой трубке, канал и ресивер, пар потерял давление ровно на половину. Тем не менее на практике оказывается, что нужно еще ставить предохранителеный клапан на золотниковую коробку цилиндра низкого давления, ибо давление там получается более половины давления пара в золотниковой коробке цилиндра высокого давления. При этом машинист, заметив, что предохранителеный клапан золотниковой коробки цилиндра низкого давления начал выпускать пар, уменьшает приток его, прикрывая несколько каналов с помощью золотника Е. Передвижение золотника происходит с помощью рычажной передачи от руки машиниста из будки.
Вышеописанный цилиндрический парораспределитель обладает следующими недостатками: примененный в нем поршневые кольца служат источником частого ремонта и пропускают пар после непродолжительной службы, точно также требуют ухода и поршневые сальники; золотиик Е коробки иногда сбивается с места. Передвижение поршней паром вызывает в некоторых случаях поломку крышек прибора, вследствие через-чур энергичного срывание с места прикипевших поршней и в тоже время полная уравновешенность системы поршней и отсутствие твердой связи с какой либо неподвижною частею не гарантирует прибора от самопроизвольного передвижения поршней во время хода паровоза.
Кроме того неудачное расположение прибора вне котла со стороны машиниста причиняет охлаждение работающего в нем пара и стесняет поле зрение машиниста

Аппарат Дулетца.

27 4 00006Аппарата Дулетца представляет более совершенную в конструктивном отношении разновидность аппарата Маллета Черт. 13 и 14. В нем полый цилиндрический золотник помещен в коробке с несколькими камерами, из которых средняя в сообщается с паровыпускной трубою малаго цилиндра, левая д с конусом, камера с с ресивером, а правая т — с свежим паром. Золотник вполне уравновешен посредством трубки р и его передвижение производится легко от руки из будки машиниста; для смазки его имеются отверстия a.
При положении цилиндрического золотника в правом крайнем положении пролеты в камеру д, а оттуда в конус — закрыты, средняя камера в сообщается с ресивером с и большим цилиндром. При этом щели, приводящие свежий пар из камеры т , закрыты золотником и камера изолирована от ресивера. Таким образом паровоз будет работать как компаунд.

При передвижении золотника в левое крайнее положение, как это указано на другом чертеже, камера в разобщается с ресивером, отработанный пар из малаго цилиндра направляется через камеру в в камеру д и в конус, свежий пар через открытия щели направляется из камеры т в камеру с, в ресивер и большой цилиндр. В этом случай паровоз работает как обыкновенный.

Главное отличие прибора Дулетца от прибора Маллета заключается в ручном передвижении цилиндрического золотника, благодаря чему становится ненужным парораспределителеный золотник Маллета с его штоком и сальником; одновременно с тем устраняется и слишком быстрое перебрасывание золотника из одного крайнего положения в другое и делается невозможным самопроизвольное перемещение золотника от тряски, ударов и т. п. Другое отличие состоит в замене поршневых колец канавками в теле золотника, удерживающими смазку и предупреждающими его от быстраго износа.
На черт. 15 и 16 представлено расположение этого прибора на котле: оно также неудачно, как и прибора Маллета.

27 4 00007

Корнваллийский клапан.

27 4 00008Так называемый Корнваллийский клапан представляет другую разновидность прибора Маллета. Черт. 17 и 18. Он состоит из двух клапанов колокольного типа, соединенных между собою верхними частями, и коробки, в которую вставлены два двойных клапанных седла s и s' укрепление последних на месте достигается: правого — с помощью нажимного винта N и левого — с помощью нажимной втулки n. Для направления клапана имеются при седлах отростки о. Полость внутри двойного клапана сообщается при помощи отверстий в средней его части с средней камерой коробки, в которую открывается выпускная труба в малого цилиндра левый клапан управляет сообщением этой полости с левой камерой, ведущей в конус д, а правый — сообщает ее с правой ресиверной камерой с, открытой в ресивер и большой цилиндр и соединенной с краном к для свежего пара, подводимого из золотниковой коробки малого цилиндра. Клапан переставляется от руки из будки машиниста и применяется в совокупности с краном к, имеющим общий с ним привод. На ресивер устанавливается предохранителеный клапан с нагрузкой в 6 атм.

Общая конструкция прибора доволено компактна. Расположение его на паровозе такое же, как и прибора Маллета, только здесь вся трубка, подводящая свежий пар к прибору, находится снаружи, так что охлаждение пара должно быть еще более значителено. В целом Корнваллиский клапан представляет изменение прибора Маллета в том же смысле, как и прибор Дулетца, а главное отличие между этими двумя приборами состоит в том, что Корнваллиский клапан требует применения отдельного крана для впуска свежего пара в большой цилиндр и что в нем не устранены сальники у штока.
Действие Корнвэллийского клапана в смысле двойного расширения пара или однократнаго уясняется на самых чертежах.

Клапанный распределитель Бернера.

В виду недостатка цилиндрических распределителей, заключающагося в том, что кольца поршней или цилиндрические золотники скоро изнашиваются, вследствие чего происходит нежелателеный пропуск пара и излишний расход на ремонт аппарата, сконструирован был Бернером клапанный распределитель, устройство которого состоит в следующем.
27 4 00009В чугунном отливе АМ черт. 19, имеются три отверстия, сообщающаяся соответственно с ресивером с, пароотводною трубою малого цилиндра в и с конусом д. Камеры в и д прикрываются специальными медными клапанами, плотно прилегающими к своим седлам. С помощью системы рычагов эти клапаны связаны между собою таким образом, что когда один из них открывает свое отверстие, то другой в то время прилегает к своему седлу. При положении клапанов, обозначенном на чертеже, отработанный пар из малого цилиндра, имея прегражденный доступ в конус (чрез камеру д), направляется через отверстие клапана В и трубу с в ресивер: паровоз при этом действует как компаунд.

Для перехода же к обыкновенному действию достаточно передвинуть рычаг, опустить клапан В и приподнять Е. Отработанный пар из малаго цилиндра направится тогда чрез камеры в и д в конус, а свежий пар через специальную узкую трубку (непоказанную на чертеж) поступить в ресивер, а затем в большой цилиндр.

Для облегчения приподымания клапанов таковые сделаны составными, так что при подымание приходится преодолевать лишнее давление, приходящееся на маленькую среднюю часть клапана. Через открывающееся при этом маленькое отверстие пар устремляется под клапан и отчасти уравновешивает давление на него, облегчая этим подъмку всего клапана.

Не смотря на компактность и другия преимущества выше описанного прибора, он не получил пока применения на практике, а далеко испытывался на Юго-Зап. ж. д.

Преимущество всех вышеописанных приборов используемых в компаунд-паровозах заключается в том, что они дают возможность отделять выпускную трубу малого цилиндра от ресивера и сообщать ее с конусом, при чем условия отправлетя этих паровозов делаются тождественными с условиями, имеющими место для паровозов однократного расширения. Приняв наиболешее наполнение цилиндра, допускаемое обыкновенно парораспределителеными приборами около 0,85 хода поршня и предположив, что при отправлении паровоза поршнь малого цилиндра находится в таком положение, что золотник его только что закрыл впускное окно, то пар в этот цилиндр впущен быть не может. Отправление в этом случае совершается другим цилиндром, поршень которого прошел около 0,15 своего хода, чему соответствуем угол кривошипа в 45°.

Если диаметр малого цилиндра компаунд-паровоза равен диаметру одного из цилиндров паровоза однократного расширения, а отношение объемов — два и более, что очевидно достаточно впустить в большой цилиндр пар с давлением равным половине давления в котле, чтобы паровоз компаунд развил при отправление такую силу тяги, как и паровоз однократнаго расширения с тем же давлением пара в котле. А так как обыкновенно давление пара в компауд-паровозах выше, чем в паровозах с однократным расширенем, то и сила тяги при паровозах этого типа будет даже больше, чем у паровоза однократного расширения.
Кроме того, паровозы, снабженные этими приборами, берут поезд плавно и быстро прибретают разгон без всяких подергиваний, свойственным некоторым другим подобным приборам, ниже описанным. Машинисты охотно пользуются этими приборами, не прибегая однако к действию ими без особой надобности, так как это повлекло бы излишний расход пара.

Прибор Фон-Борриса.

27 4 00010Характерная особенность компаунд-паровозов с этим прибором заключается в том, что при трогании с места цилиндры отделяются один от другого автоматическим прибором и работают самостоятельно, а затем, после 1 — 2 ходов поршня начинают работать исключителено по системе компаунд, независимо от машиниста. Устройство этого прибора, представленного на черт. 20, заключается в следующем.

У входа ресиверной трубы А в золотниковую коробку большого цилиндра имеется чугунная коробка М с клапаном В, направляемым бронзовым цилиндром в на задней стороне клапана сделана реборда, за которую захватывает головка другого стального цилиндра n. При открытии регулятора пар проходя в золотниковую коробку малого цилиндра, проходит также по трубке m, давит на цилиндр и отодвигает клапан В влево; при этом открывается отверстие д и свежий пар проходит по трубе с в золотниковую коробку большого цилиндра. Паровоз трогается с места, при чем оба цилиндра работают независимо друг от друга. Но так как отработанный пар из малого цилиндра не имеет выхода в атмосферу, то давление его в ресивер А быстро повышается, ослабляя этим работу пара в малом цилиндре и наконец, превзойдя давление свежего пара в коробке, передвигает клапан В вправо, вследствте чего отверстие перекрывается и паровоз начинает тотчас же работат как компаунд.

Из всего сказанного ясно, что при трогании с мета клапан В временно разделяет оба цилиндра, благодаря чему свежий пар, поступающий в конце ресивера (через отверстие д), не производит на малый поршне никакого вредного противодавления. Работа компаунд-паровоза обыкновенным способом невозможна, так как малый цилиндр никогда не сообщается с атмосферой.

27 4 00011Видоизменение прибора фон-Борриса, встречающееся в наших компаунд-паровозах, представлено на черт. 21 и 22. В нем при открытии регулятора пар, проходя по особой трубке и по каналу т, действует на кольцевой уступ стержня вв отодвигает клапан В влево и открывает окна оо для впуска свежего пара в трубу с, а оттуда в золотниковую коробку большего цилиндра. Воздушный буфер Р предупреждает удар клапана при его открывании. Для уничтожения протоков пара, коническая заточка поршенька D пришлифована к такой же заточке крышки N снабженной маленьким отверстием для выпуска в атмосферу сжимаемjго воздуха. Для исправного действия этого прибора необходимо, чтобы направляющая стержня вв плотно его обнимала и не была бы разработана, так как иначе свежий пар, проходя вдоль стержня и действуя на поршенек D, препятствует закрыню клапана В. Для смазки стержня имеется масленка; канал к служит для пропуска пара и удержания стержня в с поршеньком D в крайнем правом положении, прижатым к заточке крышки, во все время работы паровоза как компаунд.

Паровозы-компаунд, снабженные такими приборами отправления, отделяющими малый цилиндр от большого, но не сообщающими его выпускную трубу с конусом, развивают при отправлении силу тяги: в начале одинаковую с паровозами однократнаго расширения, но затем быстро падающую в течении второго полуоборота колеса, а в среднем составляющую всего от 80 до 90% средней силы тяги паровозов однократнаго расширения, вследствие чего отправление поезда при них ненадежно. К выгодам их можно отнести лишь то обстоятельство, что они не загораживают поля зрения машиниста, так как их выгоднее располагать возможно ближе к большому цилиндру, и что они не требуют от машиниста особых манипуляции для перехода на действие по принципу компаунд. Впрочем эта самая автоматичность их действия часто бывает причиною несвоевременная действия или даже отказа прибора этого типа встречаются исключителено в приборах позволяющих сообщать по воле машиниста выпускную трубу малаго цилиндра с конусом на произвольно продолжителеное время. Таковы приборы фон-Борриса и Богушевского дают возможность во всякое время сделать полной раздел еше цилиндров, при чем малый цилиндр сообщается с атмосферою, в большой же цилиндр входит свежий пар из котла и таким образом паровоз может перейти к обыкновенной работе, развивая силу тяги обыкновенного паровоза одинаковой конструкции, у которого диаметр цилиндров равен диаметру цилиндра высокого давления паровоза сист. компаунд.

Хотя работа паровоза в этом случае как сказано выше, является неэкономичной, вызывая большой расход пара, но в некоторых случаях, как напр. при следовании поезда на крутых подъемах, при трогании паровоза с места или во время следовании поезда при неблагоприятных, атмосферных условиях. подобное увеличение силы тяги является очень уместным.
27 4 00012Новейший прибор фон-Борриса, изображенный на черт. 23 и 24, помещается над цилиндром высокого давления на площадке паровоза и представляет собою цилиндр с двумя поршнями D и д. Внутреннее пространство этого цилиндра сообщается фланцем  с пароотводной трубой малого цилиндра, фланцем a — с большим цилиндром (с ресивером), фланцем с с конусом и на конец трубкою т с паропроводною трубою А малаго цилиндра. Пространство впереди поршня д может также соединяеться с паропроводною трубою А помощью трубки n и вентиля k приводимая в движение рукой машиниста. Поршни D и соединяются через разделителеный лист общим стержнем В.

Если открыть вентиль к, то свежий пар проходя по трубке n впереди поршня д, передвинет оба поршня в положение, указанное на черт. 23; при этом пар из малого цилиндра по трубе а пойдете в ресивер в и в большой цилиндр, откуда в конус, т. е. паровоз будет работать по системе компаунд. Если же вентиль к закрыт, то пар, заключенный впереди поршня d, выйдет чрез отверстие c в атмосферу, давление же свежего пара на левой стороне поршня д, на кольцевой уступ, остается по прежнему и оба поршня займут положение показанное на черт. 24. При этом свежий пар из трубки т пойдет в ресивер в, через колецевое отверстие в разделительном листе р, образующееся утонением стержня В, а отработанный в малом цилиндре пар будет уходить в конус с. Таким образом оба цилиндра будут работать свежим паром самостоятельно и независимо друг от друга.

Недостаток этого прибора заключается в том, что при переходе с работы по сист. компаунд на обыкновенную работу неоднократно были случаи повреждения передней крышки прибора вследствие сильнаго удара поршня д. Кроме того кольца поршней быстро изнашиваются и пропускают пар

Прибор Богушевского.

Этот прибор состоит из чугунной коробки с тремя отростками. Отростком а коробка устанавливается на фланце пароисходящего отверстия малого цилиндра, отросток с служит для прохода отработанного в малом цилиндре пара в конус и в атмосферу, отросток же в — для прохода пара, отработавшего в малом цилиндре, в ресивер и затем в золотниковую коробку большого цилиндра; черт. 25.

27 4 00013В передней части коробки помещается тарелочный клапан В. связанный железным болтом с чугунным направляюшим цилиндром д. Тарелочный клапан прикрывает отверстие, через которое отработанный в малом цилиндре пар может проходите в ресивер. Направляющая цилиндра помещена в приливе к крышке, имеющей канал м, куда притекает свежий пар по трубке из паровпускного тройника в дымовой коробке и кроме того, еще кольцевой канал о, сообщающийся вдоль цилиндра посредством шести отверстий п с ресивером. В задней cвоей части коробка имеет уравновешенный цилиндрический чугунный клапан А, укрепленный на стержне к, который соединен поводком с ручкою в будке машиниста. Клапан А может разобщать или соединять, по желанию машиниста, пароисходящее отверстие малого цилиндра непосредственно с конусом.
При положении прибора, изображенном на чертеже, малый цилиндр сообщен с конусом; давление же пара, проходящаго при открытом регуляторе по полутора-дюймовой трубочке в канал т и о, передвинет клапан В влево, при чем прекратится сообщение малого цилиндра с большим и свежий пар через отверстия n будет поступатm уже в ресивер и золотниковую коробку большого цилиндра. Таким образом, при указанном положении клапана А паровоз будет работать как обыкновенный.

Если перевести клапан А влево то сообщение малого цилиндра с атмосферой прекратится и давление отработав шаг в малом цилиндре пара на клапан В преодолеет давление свежаго пара с противоположной его стороны, вследствие чего клапан В отодвинется вправо, закроет отверстия n и пар из малjго цилиндра будет поступать в ресивер и золотниковую коробку большого цилиндра, и следователено паровоз начнет работать как компаунд.

Эти приборы поставлены на многих компаунд паровозах пассажирских и товарных взамен приборов фон-Борриса (на Москов-Казан. д.).

Кран Линднера.

27 4 00014В компаунд паровозах с краном Линднера, при трогании с места, впуск свежаго пара в золотниковую коробку большого цилиндра из малой золотниковой коробки происходит с помощью крана А и двух трубок с и д черт. 26 и 27, соединяющих его с золотниковыми коробками. Слегка коническая пробка крана имеет два взаимно перпендикулярных канала, и рычаг ее посредством особой тяги соединяется с перекидным рычагом кулисы.
Сам кран устанавливается сзади малой или большой золотниковой коробки на раме паровоза. Открытие каналов крана происходит только в крайних положениях переводного рычага, как переднем, так и заднем, при чем с уменьпешем отсечки до 0,6 каналы крана перекрываются и золотниковыя коробки разобщаются.

Таким образом в случай закрытия впускного окна малого цилиндра при крайнем положении переводнаго рычага, трогание паровоза с места происходит большим цилиндром. При этом свежий пар из золотниковой коробки большого цилиндра проходит также в ресивер, а оттуда под малый золотник и действуещее на нерабочую сторону поршня малого цилиндра, ослабляя работу большого цилиндра. 27 4 00015Для устранения этого недостатка в фланцах малого золотника имеются небольшие отверстия к, черт. 28, с помощью которых внутренняя полость золотника сообщается с паровыми каналами в то время, когда один из них закрыт, а другой следовательно сообщается с ресивером. Вследствия этого пар из ресивера поступает на обе стороны поршня малого цилиндра и сопротивление его при трогании с места уничтожается. Так как для заполнения паром из ресивера пространства по обе стороны поршня в малом цилиндре требуется значительный промежуток времени, то трогание с места паровоза с краном Линднера происходит довольно медленно, что особенно неудобно в пассажирских паровозах. Как только паровоз начнет двигаться, кулиса тотчас же переводится на несколько меньшую отсечку, каналы крана А закрываются и паровоз работает как компаунд. На черт. 29 и 30 представлено в плане расположение крана Линднера с трубками и самый кран в боковом виде, по средине чертежа.
27 4 00016Отверстия кк дают пару более или менее свободный проход только при ненодвижном золотнике или при трогании с места и уже при медленной езде, присутствие их не влияет на парораспределение. Это обясняется: во первых чрезвычайно малым сечением этих отверстий; во вторых тем, что движение их над паровыми окнами происходит в период наибольшей скорости движения золотника, т. е. около средины его хода.
27 4 00017Если при трогании паровоза с места впускное окно малого цилиндра будет открыто, а большого цилиндра — закрыто, то при крайнем положении переводного рычага свежий пар, проходя через открытый кран А в золотниковую коробку большого цилиндра, не может действовать на его поршне: проходя же в ресивер и действуя на нерабочую сторону поршня малого цилиндра, увеличивал бы противодействие. Но этому проход пара через кран А в золотниковую коробку большого цилиндра перекрывается в этом случай особою планкою с, прикрепленною к золотниковой рамке сбоку и прилегающей плотно к утолщенной части боковой ставки золотниковой коробки, где находится впускное отверстие, черт. 31 и 32. Таким образом, когда впускные окна большого цилиндра закрыты, т. е. золотник находится около своего среднего положения, то эта планка находится как раз против выходного отвертия трубки д и закрываем его. Когда же золотник находится в одном из крайних положений и одно окно открыто, то планка не находится против отвертия и оно открыто для впуска пара. Это закрывание происходит при всех положениях большого золотника, когда фланцы его перекрывают оба паровпускным окна; другими словами: когда трогание с места большим цилиндром невозможно и паровпускное окно малого цилиндра уже открыто на некоторую величину.

Приспособление Хелесдорфа

27 4 00018Видоизменение крана Линднера, сделанное инженером Хелесдорфом состоит в том, что специальный прибор для трогания с места найден излишним.  С этою целью  в теле цилиндра низкого давления устроены каналы аа оканчивающиеся на золотниковом зеркале малыми окнами сс. В каналы проводится пар по трубкам вв, которыя под дымовой коробкой соединяются в одну трубку, примыкающую к золотниковой коробке малого цилиндра, черт. 33 и 34. При установке кулисы на крайнюю отсечку для трогания с места, когда одно окно открывается фланцем золотника, пар пониженного давления (около.5 атмос.) получает доступ в золотниковую коробку большого цилиндра. Расположение окон делается так, чтобы окна оставались закрытыми при нормальной отсекчке (0,5).
Необходимо заметить, что для возможного открытия окон сс при крайних отсечках, ход золотника должен быть увеличен; при нормальной же работе величина хода нисколько не больше, как в обыкновенных паровозах.
Компаунд паровозы этого типа, как равно и Линднера, ни при каких условиях не могут работать как обыкновенные паровозы.

Прибор Коломенского завода.

27 4 00019Второе видоизменение крана Линднера сделано Коломенским заводом и состоит в следующем. Черт. 35 и 36. Золотниковый стержень большого цилиндра имеет на Черт. 35 и 36. своей оконечности сквозной поршня д, движущийся в цилиндр А, прикрепленном к золотниковой коробке. Поршень д при крайних положешях золотника открывает отверстие с, служащее для пропуска свежего пара пониженного давления, поступающая по трубка м из паропроводной трубы.
Сила тяги компаунд-паровозов при отправлении их с прибором Линднера и т. п., не отделяющими вовсе малого цилиндра от большого, зависит в значителеной мере от отношения объемов цилиндров и от величины нагрузки предохранителеного клапана, устанавливаемого на ресивере. В среднем она составляет 75—80% средней силы тяги паровозов однократного расширения. Вообще отправление поезда при этих приборах также ненадежно, капризно и зависит от опытности машиниста. К тому же необходимо принять меры для уравновешивания давлений на поршне малого цилиндра вблизи мертвых положений его кривошипа и для устранения впуска пара в золотниковую коробку большого цилиндра, когда его поршнь находится вблизи мертвых положений, иначе наименьшая сила тяги, развиваемая паровозом при отправлении, может понизится до 28 и даже до 10% от средней силы тяги паровозов однократного расширения.
Неудобство этих приборов заключается еще в том, что при выложенном рычаге происходит обязателеное добавление свежего пара в большой цилиндр, когда этого не требуется, при чем замечается подергивание паровоза. Кроме того, при трогании с места одним большим цилиндром, отправление совершается медленно. Это явление должно быть обяснено противодействием малого поршня, уравновешивание которого через небольшое отверстие в золотнике требует известного времени.

Уравнение работ обоих цилиндров.

Для достижения полной независимости парораспределения в обоих цилиндрах, с целью равенства их работы, делали первоначально кулисный вал составными при чем каждая его часть приводилась в движете отдльным винтом. Рычаг перемены хода обыкновенного паровоза заменен был в этом случае двумя переводными винтами с одною общею геометрическою осью, как видно на черт. 37.27 4 00020 Хвостовая часть переднего винта пропущена насквозь через пустотелый задний винт большого диаметра. Каждый из винтов будучи снабжен отделеною ручкою, может иметь независимое от другого движение. Однако небольшие, простого устройства замки, имеются у каждой ручки, дозволяют в случай желания, соединить оба винта и действовать ими вместе. Это устройство имеет свое значение при работе свежим паром в обоих цилиндрах, на маневрах и т. п.
27 4 00021Для достижения выгодного расширения пара и равенства работ в обоих цилиндрах во всех случаях, когда паровоз движется преимущественно передним ходом, опыты показали, что всего лучше при отсечке в малом цилиндре на 40% хода производит отсечку в большом на 50% хода, а для всякой другой отсечки в малом цилиндре принимат отсечку в большом цилиндре немного больше, как это видно из нижеследующей зависимости между одновременными отсечками в обоих цилиндрах:

  • мал. цилин. 0: 10; 20; 30; 40; 50; 60; 70%  хода
  • бол. цилин. 0; 20; 30; 40; 50; 60; 65; 70% „

27 4 00022Самый простой прием для достижения требуемого соотношенгя между отсечками (не усложняя конструкции паровоза устройством, двух независимых переводных валов) состоит в некотором увеличении подвесных тяг кулисы большого цилиндра на 1/20 полного перемещения кулисы относителено камня; черт. 38. При этом для переднего хода паровоза кулисный камень малого цилиндра всегда будет ближе к средине кулисы, чем кулисный камен большого цилиндра, а потому в последнем цилиндре отсечка будет больше, чем в первом.
В кулисе Аллана можно с тою же целею заклинить рычаги подвесных тяг на переводном вале под известным углом (около 45°) один к другому; черт. 39. Малому цилиндру соответствует рычаг 1 — 1, большому—рычагу 2—2; в обоих цилиндрах кулисы предполагаются установленными на крайнюю отсечку. При повороте переводного вала рычаг 1—1 изменяет положение подвешенной к нему кулисы быстрее, чем рычаг 2 — 2 следовательно степень наполнения в малом цилиндре убывает быстрее, чем в большом.
В механизме Джоя та же цель достигается некоторым наклонением кулис друг к другу (под углом в 1/20° от полного угла колебания кулисы).
Неудобство означенных приемов заключается в том, что на заднем ходу паровоза обстоятельства движения складываются весьма неблагоприятно: меньшая отсечка получается уже не в малом, а в большом цилиндре; работа первого цилиндра уменьшается, работа последнего— возрастает. Во избежание этого в танк-паровозах, работающих одинаково часто, как передним ходом, так и задним, необходимо при отношении объмов цилиндров около 1: 2 ставит независимые переводные валы или же принимате отсечку в обоих цилиндрах одинаковою, увеличивая отношение обемов их до 1: 2, 3 или 1: 2, 4.

В последнее время для уравнения работ обоих цилиндров приминяют различный линейный предварения золотников, а именно: в паровозах — компаунд первоначальной постройки с линейными предварениями в 9 мм. — уменьшают таковое для правого золотника на 3 мм. Увеличивая при этом общую длину золотника на 6 мм. необходимо соответственно изменить и расположение отверстий каналов в золотник сист. Трика.

Преимущества и недостатки паровозов компаунд.

Ознакомившись с устройством паровозов компаунд и действием приборов и принадлежностей, составлящих их особенность, выясним теперь, какими же преимуществами и недостатками обладают паровозы компаунд по сравнению с паровозами с простой машиной.

Преимущества паровозов компаунд сводятся к следующему:

I. Возможность пользоваться большим расширением пара, что ведет к уменьшению расхода пара и позволяет пользоваться паром высокого давления.

В паровозах простого действия без перегревателя степени наполнения (отсечки) меньше 0,25—0,3 хода поршня почти не приносят пользы, так как при этом паровпускные окна открываются недостаточно и пар сильно мнется и конденсируется и, вследствие этого, его упругость в период впуска сильно понижается. В тоже время, вследствие сокращения периода выпуска, сжатие мятого пара сильно возрастает.

Но даже при самой меньшей из допускаемых степеней наполнения (отсечке) равной 0,25 хода поршня, пар в момент отсечки занимает об'ем 0,25 цилиндра, а в конце хода поршня, т.-с. после своего расширения, заполняет весь об‘ем, т.е. 10/10 и, значит, расширяется в 10:2,5 раза, т. е. в 4 раза.

При паровозах же компаунд, как было указано, расширение пара в 4 раза достигается при отсечке 0,5 хода поршня, когда пар расширяется сначала в малом цилиндре в 2 раза и затем еще раз расширяется в большом цилиндре в 2 раза. При меньших степенях наполнения, понятно, достигаются и еще большие степени расширения пара. Таким образом, теоретически одной и той же степени расширение пара можно достигнуть в простых паровозах при отсечке в 0,25, а в паровозах компяунд при отсечке 0,5. Хотя при отсечке 0,5 расход пара в одинаковых цилиндрах будет в 2 раза больше, чем при огсечке 0,25, но зато на паровозах компаунд впуск пара производится в один цилиндр, а на простых паровозах в оба цилиндра. Таким образом, расход пара остается как будто одинаковым. Однако, на паровозах компаунд, благодаря отсечке—0,5, открытие окна получается больше, чем в простом паровозе при отсечке 0,25, и потому нет такой большой потери энергии пара, вследствие мятия его при проходе через узкие отверстия и вследствие конденсации пара.

Кроме того, на паровозах компаунд при надобности возможно пользоваться и отсечками меньше 0,5, именно до 0,25—0,3 и благодаря этому получить еще большее расширение пара, тогда как на простых паровозах без перегревателя отсечка 0,25 является уже предельной и достигнуть расширения больше чем в 4 раза почти невозможно.

Все эти условия ведуг к тому, что расход пара на единицу работы на паровозах компаунд в общем получается меньше, чем в простых паровозах без перегревателя, а потому меньше получается и расход воды и топлива, т.-е. паровозы компаунд являются более выгодными.

II Меньшая потеря энергии пара от охлаждения ее в цилиндрах (от конденсации).

Потеря тепловой энергии пара в цилиндрах происходит, как было указано, во-первых, вследствие охлаждения стенок цилиндра, поршневых и золотниковых скалок наружным водухом и, во-вторых, вследствие внутреннего охлаждения цилиндров. Потеря от наружного охлаждения вообще не велика и не достигает величины более 1% от всей теплоты, заключающейся во входящем в цилиндр паре. В паровозах ж компаунд можно считать, что эта потеря еще меньше, так как правый цилиндр никогда не соединяется с наружным воздухом.

Потеря от внутренней конденсации, как известно, будет тем больше, чем больше разница температур пара при впуске и выпуске его из цилиндра.

Поэтому у паровозов компаунд потеря теплоты, вследствие внутреннего охлаждения, будет гораздо меньше, т.-к. разница температур входящего в правый цилиндр свежего пара и исходящего, отработанного пара, будет меньше, чем в простой машине. Кроме того, теплота, полученная паром: от стенок правого цилиндра в период выпуска пара, не пропадает бесполезно, т. к. пар, образовавшийся в это время от испарения нагретыми стенками конденсационной воды, не выходит бесполезно в конус, а поступает в рессивер и затем совершает полезную работу в левом цилиндре.

В левом цилиндре конденсация пара также получается меньше, так как пар входит в цилиндр с сравнительно не высокой температурой и разница температур входящего и исходящего пара также не велика. Однако, не надо упускать из виду и того, что самая поверхность левого цилиндра является значительно больше.

Вообще можно считать, что конденсация пара в паровозах компаунд меньше, чем в паровозах с простой машиной.

III. Меньшая потери пара, в следствии пропуска поршней, в паровозах компаунд.

Пропуск пара поршнями и золотниками бывает всегда тем сильнее, чем больше разница в давлениях по одну и по другую сторону поршня или золотника. В паровозах компаунд эта разница в каждом цилиндре в общем меньше, чем в простых паровозах, и потому меньше должен быть и пропуск пара поршнями. Кроме того, пар, пропущенный правым поршнем или золотником, не пропадает бесполезно, а идет на увеличение работы левого цилиндра.

IV. Благодаря меньшей разнице давления по обе стороны поршня, поршни, а с ними и весь движущийся механизм паровозов компаунд, подвергаются более равномерному давлению, вследствие чего трения и изнашивания частей механизма должно быть у них меньше.

V. Так как на паровозах компаунд можно достигать значительного расширения пара, не уменьшая чрезмерно степени отсечки пара, то работа кулиссного механизма получается более правильнім что крайне важно, уменьшаеться степень сжатия пара.

VI. Вследствие меньшего расхода пара в паровозах компаунд, возможно и рчл.исры из- коп/мт дсл«/м/. нест1.и,ко мснь-шп.чн сравнительно с котлами паровозов с простой машиной, работающей насыщенным паром.

VI. Вследствие меньшего расхода пара в паровозах компаунд, возможно и размеры их котлов делать несколько меньшими сравнительно с котлами паровозов с простой машиной, работающей насыщенным паром.

Обладая указанными преимуществами, сравнительно с простой машиной, паровозы компаунд имеют и некоторые серьезные недостатки, а именно:

1. Извилистость хода паровоза, вследствии неравенства работы правого и левого цилиндров. Как было указано, при постройке паровоза компаунд, размеры его цилиндров выбираются так, чтобы работа их была одинакова при определенной нормальной отсечке, например, при отсечке — 0,5 хода поршня.

Но как только степень отсечки пара изменится, то сейчас же нарушается и равенство работ правого и левого цилиндров.

Если отсечка уменьшается, против нормальной, то пар переходит в рессивер и левый цилиндр с меньшим давлением и работа левого цилиндра становится меньше. Если отсечка увеличивается, то пар попадает в левый цилиндр с большим давлением, работа левого цилиндра становится больше. Вследствие получающегося неравенства работ правого и левого цилиндра, движущий механизм той или другой стороны испытывает действие большей силы и паровоз начинает вилять. Виляние же паровоза оказывает очень вредное действие как на рельсовый путь, так и на изнашиванье самого паровоза

II. При движении без пара в паровозах компаунд благодаря величине левого цилиндра, получается излишне большая тяга воздуха вызывающая напрасный расход топлива. Однако, этот недостаток, как мы видели, с успехом устраняется устройством модераторов.

III. Сложность конструкции паровозов компаунд. При движении массивных движущихся частей левого цилиндра, т.-е. золотника, поршня и проч., развиваются значительные силы инерции, уравновешивание которых является затруднительным. Кроме того, вследствие необходимости устройства на паровозах компаунд различных дополнительных приспособлений, механизм их значительно усложняется и требует более тщательного и более сложного ремонта. Благодаря этому и расход на содержание паровозов компаунд, по сравнению простыми паровозами, значительно увеличивается. 

Компаунд-паровозы с двумя цилиндрами.

kompaund 0Компаунд-паровозы с двумя цилиндрами являются самыми простыми по конструкции. Один цилиндр высокого давления размещается с одной стороны рамы (снаруже) и один цилиндр низкого давления с другой (тоже снаруже). Свежий пар поступает в цилиндр высокого давления и после отработки в нем перепускается в цилиндр низкого давления. После чего, отработав там, выпускается, через конус в атмосферу.

При такой схеме возникает проблема уравновешивания работы левого и правого цилиндров имеющих разные диаметры, а значит и производящих разную работу. Уравновешивание работы левого и правого цилиндров просходят за счетт специальных устройст регулирующих количество впускаемого пара в цилиндр большего диаметра (уменьшая его примерно в два раза).

В 2-х цилиндровых компаунд-паровозах работа правой и левой машины бывает одинаково только при известной определенной отсечке; при малых отсечках работа правого цилиндра становится больше, чем работа левого, и, наоборот, при больших отсечках увеличивается работа большого цилиндра. Это приводит к рысканью паровоза,такой ход приводит к растройству пути. Поэтому, с целью достигнуть уравнения работы машин правой и левой стороны паровоза, а равно и с целью увеличения мощности паровой машины, паровозы компаунд стали строить не с 2-мя, а с 3-мя и 4-мя цилиндрами, при чем с каждой стороны паровоза помещается по 2 цилиндра: один цилиндр высокого давления и другой низкого давления.

Компаунд-паровозы с тремя цилиндрами.

Трехцилиндровые паровозы прусских ж. д. в отличие от четырехцилиндровых имеют простую, лишь в одном месте изогнутую ведущую ось, которая весьма надежна в работе и сравнительно дешева и проста для исполнения. Сила тяги при трогании с места, развиваемая трехцилиндровым паровозом, значительно больше, чем у двухцилиндровом машины одинаковой мощности. Уравновешивание масс тоже значительно благоприятнее. Парораспределение внутреннего цилиндра совершается при помощи промежуточного шатуна, связанного с парораспределительным механизмом наружного цилиндра. Этот тип настолько хорошо зарекомендовал себя на деле, что в Пруссии, Саксонии и Бадене все новые товарные паровозы строялись только трехцилиндровыми.

Эти паровозы встречаются на практике довольно редко. Главная цель, при постройке таких паровозов, заключалась в стремлении устранить влияние широко разставленных цилиндров на колебательный движения паровоза при больших скоростях. Найболее характерным образцом компаунд-паровозов с тремя цилиндрами может служит паровоз - ц (Вебба). В нем два наружные цилиндра А высокого давления, приводят во вращение заднюю ведущую ось, тогда как третий цилиндр Б низкого давления, помещенный под дымовою коробкою, соединен с переднею ведущею осью. Свежий пар поступает в цилиндры высокого давления расположенные слева и справа от рамы. Отработанный пар по паропроводам поступает в цилиндр низкого давления, после чего выбрасывается в атмосферу через конус. Особенность паровоза состоит в том, что обе ведущие оси не связаны между собою.

Схема трех-цилиндрового компаунд-паровоза

Парораспределителеный механизм устроен независимым для обеих групп цилиндров, при чем переводные рычаги, в случае надобности, могут быть соединены и передвигаемы вместе. Отношение объемов малого и большого цилиндров = 1: 2, 3.
Так как в паровозах этой системы цилиндры высокого давления представляют собою обыкновенную сдвоенную машину, то нет надобности в приборе для трогания с места. Кроме того, благодаря отсутствию сдваивающих дышл, паровоз легче проходит кривые малого радиуса.

Компаунд-паровозы с четыремя цилиндрами.

Из 4-х цилиндровых паровозов компаунд до начала XX столетия, наиболее распространены были паровозе компаунд системы Воклэна и затем паровозы системы Тандем-компаунд.

Паровозы компаунд системы Воклэна (старый тип)

207Паровоз серии Х с машиной компаунд системы ВоклэнаПаровозы компаунд системы Воклэна (старый тип), построенные американским заводом Балдвина, имеют с каждой стороны по два цилиндра, которые располагаются один над другим и действуют на один общий кривошип. Распределение пара в этих паровозах производится одним общим цилинрическим золотником.

Объем большого цилиндра делается до 3-х раз больше, чем объем малого. Рессиверных труб у этих паровозов не имеется и роль рессивера играет внутреннее пространство цилиндрического золотника. Схема расположения цилиндров и распределения пара указана на чертеже 207 и 208. где А — малый цилиндр, Б - большой цилиндр и 3 - золотниковый цилиндр.

Круглый цилиндрический золотник, черт. 209 и 209а состоящий из 4-х поршней, соединенных в одной отливке, двинется в цилиндрической втулке, укрепленной в золотниковой коробке. Между двумя средними поршнями тело золотника не имеет никаких отверстий, а между первым и вторым и между третьим и четвертым поршнем имеются отверстия, служащие для прохода пара. Золотниковая втулка (черт. 207 и 209) соответственно устройству цилиндров имеет 7 рядов окон; через два крайние ряда окон а и ж поступает свежий нар из паропроводной трубы. Два вторых ряда окон б и е служат для впуска свежего пара в малый цилиндр. Окна в и д служат для впуска пара в большой цилиндр, а окно / служит для выжиг для впуска пара в большой цилиндр, а окно г служит для выпуска пара в конус. 

Распределение пара в цилиндрах происходит следующим образом (черт. 207) при положении золотника, указанном на чертеже, свежий пар через окно с попадает в переднюю часть малого цилиндра А. где давит на поршень и приводит его в движение назад. В это время с другой стороны поршня малого цилиндра находится пар, отработавший уже в задней части малого цилиндра, который через окно проходит во внутреннюю полую часть золотника, служащую рессивером, и отсюда через окно г поступает в переднюю часть большого цилиндра и двигает его поршень также назад. В то же время из задней части большого цилиндра мятый пар проходит через окна «, идет снаружи золотника по его впадине и, попадая в окно в, выходит в конус и далее в атмосферу.

00002 01Для увеличения мощности паровой машины паровозов Воклэна, во время троганья поезда с места или на значительном подъеме, пользуются продувательными кранами цилиндров, которые для этого имеют особое приспособление, а именно: оба отверстия продувательных кранов каждого малого цилиндра соединяются между собой трубками, входящими в корпус одного общего крана, пробка которого имеет 3 отверстия (черт. 210). Если пробка продувательного крана при помощи привода из будки машиниста будет установила в положении I, так что отверстия а и е в корпусе крана совпадут с отверстиями б и в в пробке крана, то кран будет работать, как обыкновенный продувательный кран.

При промежуточном положении пробки крана, т.-е. положении II, кран будет закрыт.

Если-же поставить пробки в положение III, т.-е. такое, чтобы отверстие а совпало с в, и отверстие г совпало с е, то свежий пар с рабочей стороны поршня малого цилиндра через соединительную трубку перейдет в другую сторону поршня и отсюда поступит в большой цилиндр.

Поршень малого цилиндра будет при этом уравновешен давлением на него пара с обоих сторон, а поршень большого цилиндра будет находиться под действием свежего пара. Так как площадь поршня большого цилиндра больше, чем малого, то и сила паровой машины при этом увеличится.

00003 0100004 01Оба поршня каждой стороны в паровозах Воклэна действуют на один общий кривошип и для укрепления концов их штоков, устраивается общий крейцкопф (черт. 253), который благодаря этому получается очень тяжелым и для своего уравновешивания требует устройства на колесах очень массивных противовесов, что сильно отзывается на состоянии пути и составляет очень существенный недостаток этих паровозов.

К недостаткам паровозов Воклэна надо отнести также и то, что общий золотник для двух цилиндров не может одинакого хорошо работать при всех отсечках и хорошо работает только при той отсечке, которая при постройке была принята за нормальную (около 0,53--0,56). При малых отсечках сжатие пара в этих паровозах получается слишком большим. Кроме того, работ большого и малого цилиндров одной и той же стороны бывает равна только при определенной отсечке. При изменении отсечки равенство работ исчезает, и при работе паровоза происходит перекашиванье крейцкопфа, влекущее за собой расстройство механизма крейцкопфа и параллелей.

Досадным недостатком является также то, что свежий пар поступает не во внутреннюю полость золотинка, а в пространство между крышками и золотниковым поршнем отчего как постановка крышек, так и золотниковые сальники быстрее расстраиваются.отчего как постановка крышек, так и золотниковые сальники быстрее расстраиваются.

На чертеже 211 показаны цилиндры паровозов Воклена нового типа. В этом типе все 4 цилиндра расположены в ряд и их поршни действуют на одну ведущую коленчатую ось. Золотников же для этих четырех цилиндров в новом типе Воклэна так же, как и в старом типе, имеется только 2, из которых каждый обслуживает два цилиндра. Отличие от старого типа Воклэна состоит в том, что в старом типе для каждых двух цилиндров имеется один общий кривошип. В новом же типе каждый поршень действует ня свой отдельныи кривошип, Причем кривошипы двух спаренных цилиндров расположены под углом 180° друг к другу.

00005 01

00006 01Такое устройство сделано с целью достигнуть лучшего уравновешивания движущихся взад и вперед масс. Как видно из чертежа 211, в золотниковой втулке имеется так же, как и в старом типе, 7 рядов окон, но назначение их иное. Свежий нар поступает в цилиндр высокого давления через среднее окно Г и распределяется средней частью золотника КА по окнам В и  Д служащим паровпускными окнами для малого цилиндра.

При положении, указанном на чертеже, свежий пар из отверстия Г входит внутрь кольцеобразного углубления в золотнике и отсюда поступает в заднее паровпускное окно А и далее в малый цилиндр. В то же время из передней части малого цилиндра выходит отработанный пар. Этот пар через окно В выходит из малого цилиндра и через отверстие З в золотнике входит во внутреннее пространство его служащее рессивером. Из этого пространства пар через окно а проходит в заднюю часть левого цилиндра и двигает его поршень назад. В то же время с другой стороны поршня левого цилиндра мятый пар уходит через окно ж в выточку на поверхности задней части золотника и далее в окно с и в конус.

Таким образом, окна а и ж служат паровпускными окнами для большого цилиндра, а окна Б и е служат для него паровыпускными и соединяются паропроводной трубой с конусом. Золотник МНКЛНР представляет собой как бы три золотника, один золотник КЛ с внутренним впуском служит для малого цилиндра, а другие два МП и НР, как цилиндрические золотники с наружным впуском, служат для двух концов большого цилиндра.

 

Паровозы Тандем-компаунд.

00007 01Как образец второго типа может служить четырехцилиндровый компаунд-паровоз Юго-запацных дорог с двумя спаренными осями впереди и позади топки и сдвухосною переднею тележкою. Отношение объемов цилиндров = 1. 2, 3. Малые цилиндры А находятся впереди больших Б и соединены с ними сквозными болтами при распорных трубках.

Пар, отработавший в левом малом цилиндре, поступает через рсссивер в правый большой цилиндр. Такая система парораспределения устраивается для того, чтобы без особых осложнений конструкции достигнуть достаточного объема рессиверных труб. Если бы пар, отработавший в малом цилиндре требовалось пустить в большой цилиндр той же стороны, то для получения достаточного объема рессивера, при малой его длине, рсссивер пришлось бы делать слишком большого диаметра, что делало бы конструкцию значительно более сложной. Надо, впрочем, заметить, что и такая конструкция иногда также употребляется. Паровоз серии Р с машиной тандем компаундРесивер состоит из двух независимых медных труб, обходящих вокруг дымовой коробки и соединяющих, выпускное окно правого малого цилиндра с золотниковою коробкою левого большого цилиндра и наоборот. Впрочем, в новейших тандем-паровозах находят более выгодным сообщать ресиверные трубы в средней части с помощью особой коробки (ресиверная крестовина).

Недостаток этого типа паровозов заключается в затруднителености набивать промежуточные сальники цилиндров и в слабом укреплении переднего (малого) поршня, который при каждом ремонте поршневых колец необходимо снимать со штока, чтобы вынуть задней большой поршнь. Кулиса Стефенсона для обоих пар цилиндров устанавливается общим переводным винтом.

00008 01Паровозы Дуплекс-компаунд (Маллет)

Паровозы Дуплекс-компаунд (Маллет)  представляю собой сдвоенный паровоз с одним общим котлом, опирающимся на две отдельные тележки, соединенные шкворнем (схематический чертеж 214).

Каждая из этих тележек имеет свою паровую машину. Паровые цилиндры одной тележки (обыкновенно задней) работают свежим паром, а затем отработавший в них пар по общей рессиверной трубе аб проводится к цилиндрам низкого давления, укрепленным на другой тележке. Кулиссные механизмы паровых машин обоих тележек связаны между собой и работа малых и больших цилиндров происходит с должной зависимостью и правильностью. Паровозы системы Маллета представляет собой сдвоенный паровоз с одним общим котлом, опирающимся на две отдельные тележки, соединенные шкворнем (схемативеский чертеж 214).

00009 01Паровозы компаунд типа де-Глена (Франция)

Схема расположения частей паровом машины паровоза компауд типа де-Глена (Франция) указана на чертеже 215.

00010 01

Цилиндры высокого давления расположены снаружи рамы и действуют на заднюю спаренную ось. Цилиндры низкого давления расположены между продольными листами рамы, под дымовой коробкой, впереди цилиндров высокого давления и действуют на переднюю спаренную ось, которая сделана коленчатой. Иногда при таких же расположениях цилиндров, все четыре цилиндра делаются высокого давления, т. е. на паровозе устраивают 4 машины простого действия (система  Друммонда — Англия). В паровозах системы де-Глена, цилиндры высокого и низкого давления имеют независимые друг от друга парораспределительные механизмы и управляются при помощи одного двойного переводного винта.

00011 01

В системе паровозов Борриса-Вебба все 4 цилиндра расположены в ряд и действуют на общую переднюю коленчатую ось. Эта система имеет несколько разновидностей:

а) система Бирриса когда цилиндры низкого давления помещены между рамными листами, а цилиндры высокого давления снаружи рамы;

б) система Вебба — когда между рамными листами помещены цилиндры высокого давления, а снаружи рамы помещены цилиндры низкого давления (черт. 216);

в) систечи Монсона когда все 4 цилиндра —высокого давления и, наконец,

г) система Адриатик — в которой все 4 цилиндра также действуют на одну ось, но расположение их таково, что оба цилиндра высокого давления расположены с правой стороны паровоза, один снаружи рамы, другой внутри. Цилиндры же низкого давления таким же образом расположены с левой стороны паровоза.

Парораспределительные механизмы на паровозах этих типах устраиваются различно, или каждый цилиндр имеет свой особый кулиссный механизм, независимый от других, при чем конструкция паровоза выходит очень сложной, или устраиваются только две кулиссы, из которых каждая обслуживаег 2 цилиндра и т. п.

Предохранителеные клапаны.

Для достиженяя возможного равенства работ в обоих цилиндрах, необходимо чтобы давление пара в ресивере не превосходило известного предела, так как с увеличением этого давления уменьшается работа малого цилиндра, вследствии увеличения противодействия на нерабочую сторону его поршня и в то же время возрастает значительно работа большого цилиндра. Обстоятельство это бывает при низком положешй переводнаго рычага, а именно: при трогании поезда с места и очень медленном движении на подъемах, а равно и в случае пропуска пара правым золотником. Последствием неодинаковой работы цилиндров бывает подергивание паровоза и обрыв упряжного крюка.
27 4 00030Для устранения вышесказаннаго недостатка устанавливается на крышке левого золотникового ящика предохранителеный клапан, расчитанный таким образом, что при повышены давления более 51/2 атмосфер излишек пара выходите наружу. Устройство такого клапана, представленного на черт. 49, состоит в следующем. 27 4 00029В чугунной коробке с двумя отростками а и в имеется внутри клапан е. прижимаемый к своему гнезду пружиной, надетой на стержене д и заключенной между двумя дисками, из коих нижний составляете одно целое со стержнем д, а верхни может на нем перемещатся вдоль и служит для регулирования нажатия пружины. Это регулирование достигается помощью пустотелого винта к, служащаго направлением для стержня д и упирающагося в верхний подвижный диск. Для закрепления винта на месте служит гайка n трубочка m определяет предел ввинчивания для требуемого давления.

В виду серьезных последствий увеличения давления в ресивере, а следователено и в золотниковой коробке большого цилиндра, сверх 51/2 атмосфер для паровозов нормальнаго типа, необходимо наблюдать, чтобы предохранителеный клапан был всегда в полной исправности. С этою целею его осматривают и поверяют периодически на прессу по контрольному манометру.

На некоторых компаунд-паровозах правительственного заказа встречаются предохранителеные клапаны несколько измененного типа, как это видно на черт. 50. Кроме того, взамен расположения их на золотниковых коробках больших цилиндров, их устанавливают на крышках, как большого, так иногда и малого цилиндров. В последнем случай назначение этих клапанов заключается не только в регулировании давления пара на поршни в период сжатия мятого пара, но также и в автоматическом выбрасываем воды из цилиндров в период сильного увлечения ее из котла.

Клапан Рикура.

Замечено, что при движении обыкновенного паровоза с закрытым регулятором и при нормаленом положении парораспределителеного прибора происходит легкое торможение его, вследствие разряжения с рабочей стороны поршня и атмосфернаго давления с нерабочей, при чем разрежение бывает значителеное, а сопротивление выталкиваемого наружу воздуха более атмосферного. Для устранения этого недостатка, который сказывается в значителеной степени в площади поршня, применяют автоматический клапан Рикура. Черт. 51 и 52.

Последний устанавливается на крышках золотниковых коробок, или цилиндров и, впуская атмосферный воздух на рабочую сторону поршня, выравниваете более или менее давление на обе стороны поршня.

27 4 00031Устройство клапана Рикура состоит в следующему.

В одно из отверстий чугунной коробки вставляется бронзовый стакан аа с таким же клапаном в, а внизу клапана привинчена скоба с, на которой укреплены две пружины. Наружная пружина, уравновешивая вес клапана, облегчает его поднятие, при закрытом регуляторе, для впуска воздуха в золотниковую коробку; другая внутренняя пружина, помещающаяся внутри трубочки, смягчает удар при закрытии клапана. При открытии регулятора давлением пара клапан в прижимается к гнезду и не допускает выхода пара наружу.

При работе паровоза без пара вследствие сжатия воздуха поршнем в конце его хода, происходит перидические стуки клапанов Рикура, а также и золотников при чем на левой стороне эти стуки достигают значительной степени. Причиной усиления стука служит:

  • увеличенный размер поршня левого цилиндра, который описывая больший объем, выталкивает и большее количество воздуха под золотник 
  • увеличенная площадь и вес левого золотника, который при падении после его отжатия снизу воздухом производит более сильный удар, чем это бывает при золотнике меньшего размера.

Для наглядного представлешя всего явления стука нужно лиш пробуксировать при снятых верхних золотниковых крышках собранного паровоза нормального типа другим паровозом, со скоростею от 6 до 15 верст в час. При этом золотники, которые все время оставались удобными для наблюдения, каждый из них два раза в течении одного оборота, подпрыгивали одной стороной на величину около 1 мм., выпуская из под- себя подпиравший их воздух. При падении золотника, несмотря на незначительную высоту их поднят, раздавался стук, который на левой стороне - достигал значителеной силы.
Применение клапанов Рикура, с целью уменьшения тормазящего действие цилиндров, имеет тот недостаток, что производит охлаждение цилиндров и значительно увеличивает % влажности в начальный период впуска; при этом засасывается также пыль и песок. способствующие скорейшему износу золотников и цилиндров.

Кроме того, вследствии значителеного объема цилиндров, масса воздуха выталкивается через конус в дымовую трубу и является усиленная тяга. Помимо увеличения расхода топлива, это обстоятелество может послужите причиною течи дымогарных труб в виду усиленного притока к ним воздуха в то время, когда во избежание чрезмерного повышения давления пара в котле приходится убавлять огонь в топке.

Для устранения вышесказанного недостатка, кроме уменьшеного отверстия (до 70 мм.) клапана Рикура, приходится еще снабжать паровозы-компаунд особыми приборами, с помощью которых возможно или совершенно уничтожить тягу в дымовой трубе, или ослабление ее в желаемой степени. Из опыта найдено, что разрежение воздуха в цилиндрах компаунд - паровозов при наличии клапанов Рикура все таки достигает полуатмосферы или несколько больше.

Нелишне заметить, что с целью предупреждения взрывов цилиндров, при нефтяном отопленеи паровозов, были поставлены клапаны Рикура и на обыкновенные паровозы, но, конечно, желанных результатов не получено, так как значительная часть горячих газов, при бездействии крана Лешателье, все таки всасывалась из дымовой коробки и взрывы продолжались. Кроме этого, отмечено и несколько взрывов цилиндров и на компаунд-паровозах — от неудовлетворителеного действия крана Лешателье

Регулировка тяги в паровозах.

Самый простой способ ослабления тяги в дымовых коробках компаунд-паровозов при движении их на уклонах состоит в устройстве на дымовой коробке, с левой стороны, особого окна для впуска воздуха, закрываемого задвижкою. Но такая мера едва ли может считаться рациональной, так как в зимнее время холодный воздух неминуемо должен охлаждать дымовую коробку и расположенный в ней паровые трубы.

Более рациональным в этом отношении следует признать приборы инж. Зяблова, называемые модераторами, которые устраиваются двояко:

  1. нагнетаемый цилиндрами воздух отводится прямо в атмосферу, минуя конус и дымовую трубу
  2. разобщается дымовая труба от дымовой коробки, частью или совершенно.

27 4 00032Представленный на черт. 53, модератор Зяблова первого типа состоит в следующим. Чугунная распределителеная коробка А с отростком в и устанавливается на продолжении пароотводной трубы а между конусом и большим цилиндром; трубой с, выведенной наружу дымовой коробки, отросток в сообщается с атмосферой. Медный золотник нажимаемый к своему месту пружиной, может быть повернут влево на некоторый угол около оси о. Для этого вращения из будки машиниста имеется особый привод. В зависимости от положения золотника д воздух, доставляемый цилиндром, направляется или в конус, обыкновенным путем. или по трубе с наружу. В первом случае тяга в дымовой коробке будет полная, во втором — совершенно уничтожена и наконец при промежуточных положениях золотника д  может быть более или менее ослаблена.

27 4 00033Видоизменение этого прибора, встречающегося на некоторых компаунд-паровозах, заключается в следующем.

На пароотводный фланец большого цилиндра устанавливается чугунная коробка А, черт. 54 и 55, верхний фланец которой особым коленом соединяется с конусом, а боковой отросток в — отводной трубой с атмосферой. Медный клапан д с помощью привода из будки машиниста, может быть повернут на тот или иной угол в пределах 90° около оси о. При положении клапана, показанном на чертеже, воздух из цилиндра будет выходить через отросток в и отводную трубу в атмосферу, минуя конус, и тяга будёт совершенно уничтожена. Если же клапан д повернут на 90°, то воздух через конус устремится в дымовую трубу. При всяком промежуточном положении клапана тяга будет ослаблена.
27 4 00034Второй прибор инж. Зяблова, служащей для регулирования тяги в дымовой коробке, представлен на черт. 56 и 57 и состоит в следующем. Двойная чугунная воронка В с прорезами устанавливается на конусе таким образом, что верхней край наружной воронки прилегает плотно к дымовой трубе, а нижний лежит свободно на железном кольце к, обнимающем самый конус. Внутренняя воронка связана с кольцом к, а следователено и с конусом неподвижно. Особым приводом из будки машиниста наружная воронка может быть повернута на кольце к так, что отверстия внутренней воронки окажутся или совсем закрытыми или только сужеными на большую или меньшую величину. В первом случай тяга в дымовой трубе не будет производить никакого разряжения в дымовой коробке, во втором—влияние тяги на степене разрежения будет ослаблено в желаемой степени, в зависимости от величины открытия прорезов.

При кольцевом конусе сист. Адамса, кроме воронки В, укрепляется на конусе снизу еще другая С, обратная первой, но без прорезов. Воронка эта снабжается днищем D (представленным особо) с прорезами, закрываемыми от того же привода такою же крышкой.

27 4 00035Регулирование тяги в дымовых коробках достигается еще особым устройством седалища дымовой трубы с клапанами сист. Рождественского, как это представлено на черт. 58. В этом случае седалище трубы имеет вид чугунной коробки квадратного сечения с двумя чугунными клапанами аа расположенными внутри параллелено оси котла. Особым приводом из будки машиниста эти клапана приводятся во вращение около осей оо и уменьшают отверстие дымовой трубы до требуемых размеров. Окна вв, закрываемый крышками, служат для доступа к клапанам при их сборке.

Действие этого прибора основано на том, что с уменешением площади поперечного сечения нижнего основания дымовой трубы уменьшается и тяга; когда эта площадь сделается равной площади отверстия конуса, то тяга совершенно прекращается независимо от скорости истекающих через конус газов или пара. Приведенные выше приборы для уменьшения слишком большой тяги воздуха на уклонах, развиваемой воздушным клапаном Рикура, хотя и усложняют конструкцию компаунд-паровоза, тем не менее они необходимы во избежание напрасного расхода топлива для нагревания холодного воздуха, притекающаго в топку вследствие форсированной тяги. Вместе с этим устраняется одна из причина вызывающих течь дымогарных труб.

Регуляторный золотник.

27 4 00036Существующие плоские регуляторные золотники в нормальных, компаунд-паровозах имеют тугой ход, что обясняется, кроме повышенного давления, во первых недостаточною свободою их в направляющих регуляторной головки и, во вторых, нерациональностыо их конструкщи. На пару медный золотник расширяется больше, чем чугунная головка и потому золотник заклинивается и закипает. Следы этого заедания видны ясно при вынутии золотника.

В отношении конструкции необходимо заметить что рабочая поверхность золотника сделана совершенно ровной, между тем как на плоскости регуляторной головки имеются выступаюпця ребра, около 10 мм. шириною, окаймляютця паровпускныя окна. Таким образом золотник работает всею своею поверхностею, а регуляторная головка только выступающими ребрами. Этим обстоятелеством имелось в виду по всей вероятности уменьшите износ золотника, а между тем оно вовсе неуместно и служит во вред. Дело в том, что поверхность золотника, не прилегающая к ребрам регуляторной головки в закрытом состоянии, соприкасается с паром и потому покрывается налетом накипи, которая при движении золотника, переходя на ребра головки, затрудняет движение золотника и способствует его заеданию, как это и замечается на практике.

Правильно сконструированный регуляторный золотник должен иметь на своей рабочей поверхности такие же выступы (ребра), как и на регуляторной головке, той же ширины и соответственно расположенные, дабы в закрытом положении эти ребра взаимно перекрывались и таким образом предупреждали возможность осаждения накипи на рабочих поверхностях. Сконструированный на этих условиях регуляторный золотник долго не потребует ремонта в отношении непроницаемости его для пара и прослужит около 20 лет и более.

На черт. 59 изображена регуляторная головка без золотника: черт. 60 представляет вид золотника с внутренней (рабочей) стороны, каким он в действителености встречается на компаунд-паровозах нормальнаго типа;
черт. 61 изображает ту же сторону в том виде, какого она должна быть, т. е. с выступающими ребрами, соответствующими таким же выступам на головке. Заштрихованными показаны пониженный места золотника и головки.

Для предупреждения заедания малого регуляторного золотника необходимо руководствоваться теми же основаниями, который в нормаленых компаунд-паровозах также не соблюдены. На черт. 62 показан вид большого золотника с наружной стороны, а на черт. 63 изображен малый золотник. Черт. 64 изображает регуляторную головку в собранном виде.

Не лишне еще заметить, что для предупреждения случаев выпадения регуляторного болта и следовательно невозможности действовать золотником, недостаточно укрепления болта на месте одним шплинтом, у которого при разведении концов последнего иногда надламываются или от времени могут проржаветь. Необходимо на конец болта навинчивать туго гайку и самый шплинт пропускать через гайку и болт.

Езда одной стороной.

Возможность езды на паровозе компаунд одной стороной, в случае порчи какой либо стороны, достигается простой перестановкою соответственного золотника в крайнее положение настолько, чтобы пароисходящий канал был открыт на некоторую часть. Если передвинуть золотник малого цилиндра вперед, то рабочий пар из золотниковой коробки малого цилиндра пойдет прямо в ресивер и золотниковую коробку большего цилиндра; если же передвинуть золотник большого цилиндра на такую же величину вперед, то отработавшей в малом цилиндре пар, проходит в золотниковую коробку большого цилиндра, а оттуда непосредственно через пароисходящее окно в атмосферу. Для такого передвижения золотников вперед в паровозах компаунд золотниковые коробки имеют достаточную длину нерабочего поршня должен быть при этом закреплен также в крайнем переднем положении.

Типы компаунд-паровозов.

А) Быстроходный паровоз.

27 4 00039Изображенный на черт. 99 быстроходный паровоз системы „тандем-кампаунд“ снабжен с каждой стороны двумя независимыми друг от друга цилиндрами, укрепленными вдоль одной общей оси, несколько наклоненной, один впереди другого. Диаметр малого цилиндра, расположеннаго впереди и работающаго паром высокого давления 365 мм., диаметр другого цилиндра низкого давления 547 мм. Оба поршня каждой пары цилиндров насажены на один общем стержьне, соединенный с крейцкопфом обыкновенным способом. Золотниковые коробки цилиндрического с такими же золотниками расположены над цилиндрами. Золотники каждой стороны насажены также на один общий стержень.

Парораспределительный механизм общий для всех 4-х цилиндров системы Гейзингера. Паровоз дейстствует как компаунд таким образом, что пар отработавший в малых цилиндрах поступает в общей ресивер, расположенный в передней части дымовой коробки, откуда по особым трубам направляется в большие цилиндры и затем в конус всех 4-х цилиндров системы Гейзингера. Быстроходный паровоз описываемой системы имеет две спаренные оси, расположенный по обе стороны огневой коробки и кроме того, передняя его часть поддерживается 2-х осною тележкою, могущею вращаться около вертикальной оси для облегчения прохода по кривым. Деаметр ведущих колес 2000 мм. Вес паровоза в рабочем состоянеи — 52 тонны. Давленее пара по манометру 12 атмосфер. Сила тяги паровоза 4360 килограммов.

Б) Пассажирский паровоз.

27 4 00040Изображенный на черт. 100 пассажирский компаунд-паровоз представляет собою тип Николаевской ж. д., получивший большое распространение. В нем два цилиндра: один малый дйам. 480 мм. высокого давления и один большой дйам. 720 мм. низкого. Давление пара в котле 11 атм. по манометру. Наполнение большого цилиндра свежим паром при трогании паровоза с места достигается краном Линднера при спущенном рычаге (ниже 6 зуба). 
Этот паровоз имеет три спаренныя оси, диам. колес двоякий: 1700 и 1900 мм. и кроме того спереди снабжен одной поддерживающей осею (дйам. колес 130 мм.) с радиальными буксами для облегчения прохода по кривым. Распределение нагрузки между спаренными осями достигается при помощи балансиров и не превышает 14,1 тонны на каждую. Общий вес паровоза в рабочем состоянии 54,8 тонны. Сила тяги паровоза 5100 килограммов
В следствии большой силы, которою отличаются эти паровозы, они особенно пригодны для больших составов поездов и на особенно трудных, участках, при чем скорость их не превышает 70 верст в час.

В) Товарный паровоз норм. типа.

27 4 00041Изображенный на черт. 101 товарный восьмиколесный компаун-паровоз представляет собою правительственный тип. В нем также два цилиндра: один малый высокого давления диам. 500 мм. и один большой диам. 730 мм. низкого давления. Рабочее давление пара также 12 атм. по манометру. Устройство парораспределительнаго механизма, прибора для трогання с места и расположение паровых и ресиверных труб совершенно тождественно с таким же устройством и расположением в вышеописанном пассажирском паровозе. Диаметр колес 1200 мм., вес паровоза в рабочем состоянии 51,5 тонны; сила тяги паровоза 8510 килограммов.

Товарный паровоз нормального правительственного типа впервые появился на русских ж. д. в 1893 г. и вследствие большого числа недостатков, замеченных в его конструкции во время его работы, подвергался неоднократным измнениям. Кроме первоначаленого типа 1893 г. имеются типы: 1897 и 1900 г. 

Г) Товарный паровоз типа 4/5.

27 4 00042Изображенный на черт 102 товарный компаунд-паровоз встречается на Моск.- Винд.- Рыб. ж. д., где этот тип был выработан. Он имеет четыре спаренных оси и кроме того одну поддерживающую впереди. Диаметр ведущих колес 1270 мм., поддерживающих — 750 мм. Этот тандем - компаунд снабжен с каждой стороны двумя цилиндрами, расположенными вдоль на одной оси. Диаметр цилиндров высокого давления 700 мм., низкого — 600 мм. Система парораспределения — кулиса Аллана. Давление пара в котле по манометру 12 атм. Сила тяги паровоза 10200 килогр.

Д) Товарный паровоз типа 5/6.

27 4 00043Изображенный на черт. 103 товарный комнаунд-паровоз встречается на Владикавказской ж. д. В нем пять спаренных осей и одна поддерживающая ось впереди; диаметр ведущих колес 1270 мм. Паровозы эти (сист. Декапот) построены на заводе Балдуина и имеют с каждой стороны по два цилиндра, расположенные параллельно один над другим таким образом, что внизу малый цилиндр высокого давления, диам. 381 мм., а вверху большой дим. 635 мм. Цилиндрическая золотниковая коробка, составляя одно целое с цилиндрами, располагается с внутренней стороны. Рабочее давление пара в котле 12 атм.; парораспределение общее для всех 4-х цилиндров происходите кулисою Стефенсона. Усилие тяги такого паровоза при отсечке в 0,5 составляет 10830 килогр.
Отличительная черта этого типа заключается между прочим в расположении топки над паровозной рамою, вследствие чего площадь решетки составляет 3,4 квадр. метра, а число дымогарных труб 270.

Е) Товарный паровоз „Дуплекс компаунд”.

27 4 00044Изображенный на черт. 104 товарный 12-ти колесный паровоз Дуплекс - компаунд типа Маллета, имеет две независимый одна от другой тележки, из коих каждая снабжена тремя спаренными осями, независимыми машинами и отделеными парораспределителеными механизмами Гейзингера. Все колеса одинакового диаметра— 1220 мм. Задняя тележка соединяется с котлом неизменно, передняя же может поворачиватеся и принимат наклонное положение относительно горизонтальной оси котла. Два цилиндра высокого давления диам. 480 мм. расположены по одному с каждой стороны задней тележки, а два цилиндра низкого давленея диам. 700 мм. расположены таким же образом на передней тележке. Пар, отработавший в малых цилиндрах, поступает в общую ресиверную трубу, расположенную под котлом, откуда направляется в большие цилиндры и затем в конус. Обе паровые машины приводятся в действие от одного рычага. Ресиверная труба устроена таким образом, что может принимать наклонное положение вместе с переднею тележкою.

Таким же образом устроена и труба, отводящая мятый пар в конус. Давление пара по манометру 12 атм. Вес паровоза в рабочем состоянии 78 тонн. Тяговая сила этого паровоза настолько велика (до 50 груж. вагонов), что стяжные приборы вагонов ближайших к паровозу, не в состоянии выдержать всего напряжения, поэтому при тендерах этих паровозов имеются с каждой стороны особые проволочные канаты, с помощью которых ближайшие к тендеру 15 вагонов выделяются таким образом, что следующее за ними вагоны не оказывают на них никакого действия.

Эти паровозы построены на Брянском заводе и работают главным образом на Казанской и отчасти Сибирской ж. д.