Клапан паровозный марка стали: Паровозный клапан марка стали

alexxlab | 02.04.2023 | 0 | Разное

Локомотивные клапаны 1 – Железнодорожные чудеса света

Дом

Бесплатный инструмент для управления согласием на использование файлов cookie от бесплатного генератора политики конфиденциальности.

Управление паром в железнодорожном локомотиве

КОНСТРУКЦИЯ И ИЗОБРЕТЕНИЕ – 9

ПЕРЕДАЧА КЛАПАННОГО МЕХАНИЗМА СТИФЕНСОНА, совместное изобретение Уильямса и Хоу в 1842 году, впервые была применена к локомотивам Робертом Стивенсоном и Ко. до сих пор используется во всем мире. На этом снимке показана работающая демонстрационная модель механизма в Музее науки в Южном Кенсингтоне.

ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ путешественник, собирающийся отправиться в дальнее путешествие, часто подходит, чтобы взглянуть на паровоз, и если он не разбирается в технических вопросах, то обычно считает локомотив прекрасным и сложным механизмом. Замечательно, конечно; но сложно – уж точно нет. Школьник может с благоговением остановиться, если его попросят произнести слово «непостижимость»; но, если слово разделено на двухбуквенные и трехбуквенные слоги, любой ребенок напишет его без колебаний. Локомотив — параллельный экземпляр; взятый в целом, он кажется громадным и сложным, но любой средний человек может легко понять его, если рассматривать составные части по отдельности. Как только общие принципы будут поняты, различные способы их применения не вызовут затруднений.

За исключением нескольких отдельных конструкций, которые железнодорожники называют «фриками», ведущие колеса каждого парового пассажирского и грузового паровоза приводятся в движение шатунными шейками в самих колесах или коленчатой ​​осью, которая, в свою очередь, приводится в движение. одним концом шатуна, а другой конец прикреплен к штоку поршня-. Этот шток-поршень перемещается вперед и назад поршнем, который представляет собой диск, перемещающийся вверх и вниз в круглой камере, закрытой на концах и называемой цилиндром.

Таких цилиндров может быть два, три или четыре. Пар впускается и выпускается с любого конца цилиндра с помощью клапана, который может быть золотникового или поршневого типа. Первый плоский, работает над отверстиями, вырезанными на плоской поверхности отливки цилиндра. Последний напоминает хлопок-9.0012 и работает в маленьком цилиндре, отверстия для подачи пара в рабочий цилиндр выполнены в стенках.

Для того, чтобы отверстия открывались и закрывались в нужное время, чтобы пар поступал в любой конец цилиндра, толкал поршень к другому концу, а затем выходил в воздух через проходы и струйную трубу. Клапаны приводятся в движение простой системой стержней и звеньев, называемой клапанным механизмом. Этот клапанный механизм выполняет двойную функцию. Он не только позволяет реверсировать двигатель, но и позволяет водителю отключать пар в любой части хода поршня. Когда поезд движется, ему не нужно много пара, чтобы поддерживать движение, и часто бывает достаточно простой затяжки в каждом цилиндре в начале такта.

Вот, в двух словах, и все объяснение «работы» двигателя.

КАК РАБОТАЕТ ЛОКОМОТИВ. На приведенной выше диаграмме в простейшей форме показано, как пар вращает колеса локомотива. Пар, поступающий во впускное отверстие, толкнул поршень от переднего ( правого) конца цилиндра до точки, равной половине пути вдоль канала ствола. Задний конец цилиндра открыт для выхлопа, отработанный пар проходит через полость в золотниковом клапане. Дальнейшее движение поршня привело бы к тому, что клапан сместился бы вправо через поверхности портов в паровой камере, пропуская пар к задней части цилиндра и открывая переднюю часть к выпуску – готов к обратному удару.

Цилиндры, поршни, поршневые шатуны и шатуны практически идентичны в каждом обычном двигателе, но существует несколько различных форм клапанного механизма, каждая из которых имеет свои особые преимущества.

Самые ранние клапаны приводились в действие простым толкателем. Два «пальца» были прикреплены к стержню клапана, а другой — к штоку поршня- на внешнем конце, устроенном так, что он зацепился за один из клапанов-9.0012 пальцев шпинделя на обоих концах хода и переместили клапан на необходимое расстояние. Вскоре он был заменен эксцентриком, который представляет собой просто плоский шкив, установленный на оси; но отверстие под ось просверлено не по центру – отсюда и название. Чем дальше, тем больше эксцентрик будет «раскачиваться» или «кувыркаться». Многие машинисты до сих пор называют их «тумблерами» или «кувырками». Очевидно, что если на эксцентриковом шкиве закреплена металлическая «полоска», которая соединена со шпинделем клапана с помощью подходящего стержня, движение эксцентрика заставит шпиндель двигаться вперед и назад.

Ранние локомотивы, в том числе знаменитая «Ракета», имели по одному эксцентрику на каждый клапан, но он не был закреплен на оси; в противном случае двигатель не мог бы быть реверсирован. На первый взгляд, неспециалист или неспециалист может задаться вопросом, зачем нужна передача заднего хода. Поршень перемещается вверх и вниз по цилиндру совершенно одинаково, независимо от того, как работает двигатель. Если кривошип находится в «мертвой точке» – , то есть в крайнем конце хода – , а поршень упирается в один конец цилиндра, он должен отойти от этого конца, независимо от того, движется ли двигатель вперед или назад. . Однако мы должны рассмотреть, что происходит, когда поршень находится на половине хода, а кривошип находится в центре нижней части, в самом нижнем положении.

Чтобы двигатель двигался вперед, перед поршнем должен пройти пар; чтобы сдвинуть его назад, пар должен войти в цилиндр позади него; и чтобы клапан мог «сохранять свою взаимосвязь», как можно было бы сказать, с поршнем на каждой части хода, необходима различная настройка для каждого направления движения двигателя.

РАННЯЯ КЛАПАННАЯ ПЕРЕДАЧА, в которой незакрепленный эксцентрик на оси приводится в движение буртиком и ведущим штифтом. По такому принципу работала передача «Ракеты».

На «Ракете» и ее современниках это достигалось за счет того, что эксцентрик оставляли незакрепленным на оси и приводили его в движение с помощью упоров, по одному на каждую сторону. Двигатель типа «Планета», пришедший на смену «Ракете», имел внутренние цилиндры, а эксцентрики располагались близко друг к другу посередине ведущего моста, между кривошипами. Это позволяло совмещать их на втулке, которая болталась на оси. Пластина с отверстием была прикреплена к внешней стороне каждого эксцентрика, а кольцо на оси снаружи имело штифт, который подходил к отверстию.

Один хомут был установлен для привода эксцентриков вперед, а другой – для движения назад, при этом втулка, несущая эксцентрики, могла перемещаться вбок, чтобы позволить любому штифту войти в зацепление с педалью на подножке. Положение эксцентриков «вперед» и «назад» было, конечно, прямо противоположным, и поэтому педалью нельзя было управлять, если только они не были сдвинуты на пол-оборота или двигатель не был перемещен соответственно. Таким образом, эксцентриковые стержни не были напрямую соединены со шпинделями клапана, а приводили их в движение с помощью крюка и штифта, которые можно было вывести из зацепления с помощью ручки на подножке. Для реверса двигателя водитель должен был переместить педаль наполовину.0012, поднимите штифты из зацепления, переместите шпиндели клапанов с помощью другого рычага, пока двигатель не начнет двигаться назад, и вдавите педаль точно в нужное положение, когда отверстия в эксцентриковых пластинах совпадут с штифтами в шейках кривошипа — действительно громоздкий способ реверса. Было очевидно, что необходима быстрая передача заднего хода, и поэтому появилась передача с одним рычагом

и приводом .

Вентили в то время не имели притира; то есть просто перекрывали паровые порты и не более того; поэтому эксцентрик располагался под прямым углом к ​​главному кривошипу. Если бы эксцентрик был 90 град. опережая кривошип, двигатель бежал вперед; если 90 град.

за ним двигатель пошел назад. Инженер из Данди по имени Кармайкл разработал устройство, требующее только одного фиксированного эксцентрика. Он соединил шпиндель клапана с одним концом качающегося рычага с центральным шарниром. У него были выступающие штифты на обоих концах, а на эксцентриковом стержне была двойная «затычка», напоминающая две вилки V-, расположенные спиной к спине, на конце. С помощью рычага и стержня эксцентриковый стержень можно было по желанию зацепить с любым штифтом; так что эксцентрик либо двигал шток клапана прямо, когда двигатель шел вперед, либо двигал его через качающийся рычаг в обратном направлении, когда двигатель, конечно, шел назад. Такое расположение какое-то время идеально подходило, но вскоре возникла другая проблема – необходимость масштабной работы.

В ПРИВОДЕ КЛАПАНОВ CARMICHAEL использовались один эксцентрик и пара V-образных заглушек

. Их можно было поднять или опустить, чтобы зацепить штифты на качающемся рычаге, прикрепленном к шпинделю клапана, таким образом производя движение двигателя назад или вперед по мере необходимости. С этой передачей ни один круг или опережение не могло быть дано клапану.

К этому времени инженеры-локомотивщики обнаружили, что впускать пар во время полного хода поршня расточительно и ненужно; после этого они удлинили клапаны, добавив притирку с обоих концов, так что отверстие закрывалось до того, как поршень совершил полный ход. Время открытия, правда, все равно должно было быть прежним – , то есть с кривошипом в мертвой точке; и, следовательно, эксцентрик должен был быть перемещен вперед на 90 град. до уровня, достаточного для открытия клапана в нужное время. Это нарушило механизм Кармайкла, потому что, если бы эксцентрик был выдвинут вперед, чтобы обеспечить раннее открытие при прямом приводе клапана, он соответственно запаздывал бы при движении через коромысло.

УСОВЕРШЕНСТВОВАННАЯ ПЕРЕДАЧА, с двумя эксцентриками, устроенная таким образом, что колени и заходы могут быть переданы клапану, что позволяет использовать пар в цилиндре в широких пределах. На приведенной выше схеме выступ переднего эксцентрика зацеплен со штифтом на оси клапана. При перемещении рычага реверса защелка переднего хода отключается и вступает в действие тяга задней передачи.

Следующим шагом было предусмотреть эксцентрик для каждого направления движения и закрепить по одной защелке на конце каждого стержня, соединяя подходящие стержни с рычагом на подножке, чтобы водитель мог задействовать любую защелку по желанию. , со штифтом в шпинделе клапана. Было несколько вариаций болтливого движения. У некоторых заусенцы были направлены вниз, к шпинделю клапана; у некоторых они были направлены вверх; а у некоторых один был вверху, а другой внизу, так что они были обращены друг к другу, и один взаимодействовал непосредственно с другим, отсоединенным. Окончательная конструкция представляла собой двойной зазор на самом штоке клапана, причем концы двух эксцентриковых стержней были соединены стержнем.

ДВОЙНЫЕ ПРОСТРАНСТВА на стержне клапана использовались при окончательной разработке запорного механизма, а два эксцентриковых стержня были соединены стержнем, как показано на этой схеме. Этот редуктор не допускал изменения точки, в которой пар отключался от цилиндра.

В то время как все эти устройства работали хорошо как реверсы в чистом виде, фиксированная точка отсечки все еще оставалась; но в 1842 году чертежник по имени Уильямс, нанятый Робертом Стефенсоном и Ко, задумал соединить два эксцентрика с помощью звена и соединить шток клапана с матрицей.0012, так что, перемещая шток напротив того или иного эксцентрика, можно было реверсировать двигатель. В то же время, если бы шток был не прямо напротив, а немного ближе к середине, то ход клапана сократился бы, и получилась бы экспансивная работа за счет более раннего отсекания пара. Идея Вильямса в ее первоначальном виде не могла быть осуществлена, так как механически невозможно было соединить сами эксцентрики звеном; но “две головы лучше, чем одна”, а схема Стефенсона- 9Производитель 0012 по имени Хоу превратил эту идею в рабочее предложение, переместив звено на концы эксцентриковых стержней. Таким образом, возникло движение связи. Эта особая форма сохранилась до наших дней и до сих пор устанавливается на многие современные локомотивы. Хотя это совместное изобретение Уильямса и Хоу, оно известно как движение по звеньям «Стефенсона», отчасти потому, что фирма Роберта Стефенсона впервые применила его, а отчасти для того, чтобы отличить его от других форм движения по звеньям, таких как Гуч и Аллан, которые будут упомянуты позже.

ПОЛНАЯ ВПЕРЕД. На этой диаграмме показан реверсивный механизм звена Стивенсона с рычагом реверса, установленным для движения вперед. В этом положении максимальное движение передается на шпиндель клапана.

Существуют различные формы самого движения звена Стефенсона, но все они имеют два эксцентрика, один для передачи вперед, а другой для передачи назад, причем концы соединены с изогнутым звеном с прорезью. Сами ссылки бывают нескольких видов. Есть обычное «открытое» локомотивное звено, имеющее открытую щель, и вилочное.Сверху и снизу сцеплены концевые эксцентриковые стержни 0012.

Затем идет ссылка «запуск»; он также имеет открытую прорезь, но эксцентриковые стержни соединены с проушинами на вогнутой стороне звена, противоположными концам прорези. Звено «коробка» не имеет открытого паза, а с одной стороны выточен криволинейный паз, в котором работает матричный блок; эксцентриковые стержни, которые не имеют раздвоения, работают на штифтах, закрепленных на гладкой стороне. Одним из преимуществ этого типа является то, что штифты выровнены с блоками матрицы при полной передаче вперед или назад, так что движение штока клапана точно следует за движением эксцентрикового штока; точно так же, как если бы они были непосредственно связаны. Это сводит к минимуму «потеря хода» из-за любого износа или ослабления деталей, а также обеспечивает лучшее движение клапанов, когда двигатель работает с надрезом, поскольку нет «смещенных» соединений, на которые нужно было бы делать поправку.

Соединение между блоком матрицы и шпинделем клапана осуществляется различными способами. Если цилиндры находятся внутри рамы с клапанами между ними или с внешними цилиндрами с клапанами внутри рамы, возможно прямое соединение. Отливка, известная как подвижная пластина или очковая пластина, крепится болтами к раме немного позади цилиндров. На нем установлены две большие подшипниковые втулки, в которых работают удлинения шпинделей клапанов. На их задних концах установлены большие раздвоенные концы, на каждом из которых закреплен штифт, на котором крепится штамповочный блок. Звенья работают между челюстями вил. В других случаях удлинители шпинделя клапана вообще не работают в направляющих, а подвешены к поворотным рычагам, шарнирно прикрепленным к рамам.

Это действительно лучший план, так как он компенсирует любое незначительное смещение оси клапана и удлинителя и предотвращает чрезмерное трение в движении и чрезмерный износ сальников.

Это прямое соединение также используется для внутренних клапанов цилиндров, когда паровая камера расположена над или под цилиндрами, но с наклоном к центру ведущей оси, а не параллельно отверстиям цилиндров. Типичный пример этого можно было найти в старых «Гладстонах» Страудли Лондонской, Брайтонской и Южнобережной железных дорог, где поршневые штоки проходили над ведущей сцепленной осью, а шпиндели клапанов под ней, причем первая наклонялась вниз, а последний вверх, центральные линии встречаются в середине оси кривошипа. Если же оси клапанов и поршневые штоки параллельны, это невозможно, так как привод стал бы, как говорят железнодорожники, «перекосом».0012 дуновение»; поэтому вводится качающийся рычаг. Один его конец параллелен центральной линии шестерни клапана, а другой совпадает со шпинделем клапана, с которым он соединен коротким стержнем. Сам качающийся рычаг поворачивается посередине и поддерживается выступом на подвижной пластине. Блок матрицы работает на штифте или в вилке на конце рычага.

Еще одна схема необходима, когда цилиндры находятся снаружи, а клапаны на них. Короткий вал с двумя маятниковыми рычагами закреплен в прочном подшипнике в верхней части рамы; внешний рычаг соединен со шпинделем клапана коротким звеном. Маятниковый блок работает на качающемся рычаге, поворачиваемом внутрь рамы, и движение передается от него на внутренний маятниковый рычаг с помощью наклонной муфты.стержень 0012. Эта компоновка звена Стивенсона используется в основном на локомотивах Great Western и дает полное удовлетворение. Это позволяет снимать части редуктора, не разбирая его целиком, что значительно экономит время на текущем ремонте . Подобное устройство широко использовалось в Америке, когда звено Стивенсона было в моде, до появления радиальных передач.

Механизм действия прост. Каждый эксцентрик настроен таким образом, что когда кривошип находится в мертвой точке, клапан только начинает открывать паровой порт при движении на «полной передаче»; то есть с эксцентриковым штоком, выровненным как можно ближе к клапану- стержневое соединение, матрица находится на конце звена.

Локомотив всегда заводится с передачей в этом положении. Как только он тронется с места, водитель «заметит», переведя рычаг реверса немного к середине. Это поднимает ссылку; и блок матрицы, вместо того, чтобы быть прямо в конце слота, теперь находится немного в стороне от него. Очевидно, что в этой точке звена движения на и туда меньше, чем на концах. Следовательно, ход клапана укорачивается, пар быстрее перекрывается в ходе хода из-за более раннего закрытия порта; а по мере приближения блока матрицы к середине звена подача пара прекращается раньше, поскольку ход клапана становится все меньше и меньше.

Некоторые двигатели будут работать в любом направлении, с рычагом посередине и матрицами в середине звена; выдвижение эксцентриков из-за притирания клапана является причиной этого очевидного парадокса. Как указывалось ранее, эксцентрики не располагаются точно напротив друг друга, каждый из них выдвигается за пределы «прямого угла», чтобы компенсировать перегиб и опережение клапана; и поскольку это продвижение происходит в направлении движения, углы будут на одной стороне кривошипа. Поэтому линия, проведенная через центры эксцентриков, будет проходить не через центральную линию оси кривошипа, а немного сбоку от нее. Так как два эксцентрика, конечно, прочно прикреплены к оси, из этого естественно следует, что при вращении эксцентриков этот центр эксцентрика будет иногда находиться впереди, а иногда позади истинного центра оси. Конечным результатом является то, что все звено раскачивается взад-вперед, в дополнение к движению на концах, вызываемому «шатанием» самих эксцентриков. Когда блок штампа находится в середине звена, он избегает «колебания», но перемещается за счет физического колебания звена; и, поскольку этого как раз достаточно, чтобы сдвинуть клапан и открыть порт на любом конце, пар поступает в цилиндры, и двигатель продолжает работать. Многие брайтонские танковые двигатели, разработанные Страудли, могли работать с довольно хорошей скоростью в любом направлении в середине пути.0012 передач.

Все автомобилисты знают о преимуществах максимально возможного опережения зажигания на высокой скорости автомобиля. Поразительная параллель представляет собой локомотив со звеньями Стивенсона, движущийся на высокой скорости с высоко поднятой шестерней и блоками штампов почти в центре звеньев. Обычный тип движения, при котором передний эксцентриковый стержень соединен с верхней частью звена, а задний зубчатый стержень — с нижней, как бы «опережает зажигание» по мере приближения штампового блока к центр звена, и вступает в силу телесное колебание звена, упомянутое выше.

Паровые отверстия открываются немного раньше, чем при полной передаче. Все в этом мире требует времени; и требуется определенное время, чтобы пар прошел через отверстие и оказал полное давление на головку поршня. Когда двигатель движется медленно, порт не нужно открывать так быстро; но когда он работает быстро, очевидно, что раннее открытие паровых отверстий поможет обеспечить полное давление на поршни в начале хода, не только сохранив скорость, но и обеспечив раннее отключение.0012, чтобы максимально использовать расширяющие свойства пара.

Несмотря на свои преимущества, звено Стивенсона потеряло популярность в последние годы; это, однако, связано не с какими-либо недостатками, присущими самой передаче, а скорее с механическими недостатками, которые делают ее непригодной для очень больших двигателей.

Ведущая ось современного пассажирского экспресса или тяжелого грузового паровоза массивна, если не сказать больше; и эксцентрики, подходящие для установки на эти оси, и несущие ремни достаточного размера для привода клапанного механизма соответствующих размеров становятся громоздкими и представляют собой новую проблему в отношении надлежащей смазки и предотвращения чрезмерного трения. Большой эксцентрик, разогретый и начинающий связываться, образует очень эффективную полосу.0012 тормоз.

Клапанные передачи без эксцентриков теперь используются на всех современных локомотивах, где эксцентрики, если бы они использовались, были бы «негабаритными». Однако для локомотивов меньшего типа передача по-прежнему остается актуальной. Он, например, широко используется на «Грейт Вестерн» для двухцилиндровых тендерных и танковых двигателей , общий КПД которых не вызывает сомнений.

МЕХАНИЗМ ГУЧА. Это реверсивное движение, разработанное Дэниелом Гучем в 1847 году, имело изогнутые звенья, поддерживаемые подвесом. Шток клапана оканчивается в штампе- 9Блок 0012, который можно перемещать на любой конец звена с помощью реверсивного рычага и Roding.

Идея и принципы движения звена Стефенсона были применены к другим формам клапанного механизма. Дэниел Гуч, первый управляющий локомотивом Great Western, разработал звено, при котором само звено не поднималось и не опускалось для реверса, а раскачивалось на стационарных подвесках в среднем положении в движении Стивенсона. Эксцентриковые стержни соединялись с верхней и нижней частью звена, а само звено располагалось наоборот, вогнутой стороной к паровой камере. Матричный блок крепился непосредственно на конце стержня клапана, и он перемещался с помощью рычага и подходящих стержней.

В ПЕРЕДНЕЙ ПЕРЕДАЧЕ. Движение клапана Гуча настроено на движение вперед. Эта прекрасная модель в Музее науки в Южном Кенсингтоне может использоваться публикой и наглядно демонстрирует применение и принципы работы механизма Гуча.

Другим вариантом, полученным из механизма Стивенсона, было прямое движение Аллана. Александр Аллан из компании Crewe объединил идеи шестерен Стефенсона и Гуча и использовал их с прямым звеном, которое, как он утверждал, было легче обрабатывать, чем изогнутое. Весовая штанга или обратный вал имели по два рычага для каждого набора шестерен; одна рука имела «падение» или подъем- 9Звено 0012 соединено с прямым расширительным звеном, а другое плечо аналогичным образом соединено со штоком клапана, так что, когда машинист воздействует на свой реверсивный рычаг, звено перемещается вверх или вниз по мере необходимости, и в то же время перемещается шток клапана. в обратном направлении, чтобы встретиться с ним.

ПРЯМОЕ ЗВЕНЬЕ клапанного механизма Аллана, показанное здесь настроенным для движения вперед, перемещается вверх для изменения направления движения, и в то же время блок штока клапана перемещается вниз в звене. Такое расположение уменьшает вертикальную высоту, необходимую для размещения шестерни на локомотиве.

ALLAN’S STRAIGHT LINK MOTION, разработанный в 1855 году, использовал два эксцентрика для переднего и заднего хода. Рычаг реверса перемещает звено, которое является прямым, а не изогнутым, как в передачах Стефенсона и Гуча, и в то же время перемещает матрицу, прикрепленную к штоку клапана, как показано на рисунке справа.

Вы можете прочитать больше о «Локомотивных клапанных механизмах – 2» , «Локомотивных клапанных механизмах – 3» и

«Локомотив с редуктором Shay» на этом веб-сайте.

Локомотивные клапаны 3 – Железнодорожные чудеса света

Дом

Бесплатный инструмент для управления согласием на использование файлов cookie от бесплатного генератора политики конфиденциальности.

Дополнительные методы подачи пара в цилиндры

КОНСТРУКЦИЯ И ИЗОБРЕТЕНИЕ – 14

КРУПНЫЙ ПЛАН клапанного механизма Бейкера, примененного к скоростному грузовому локомотиву New York Central. Эта передача была изобретена в 1903 и впервые применен на тяговом двигателе. Позднее, в 1908 году, он был переработан для железнодорожного локомотива. шестерни клапанов, описанные до сих пор. Теперь во всех клапанных механизмах, включающих это звено и блок матрицы , существует определенная неизбежная ошибка в движениях клапана из-за проскальзывания матрицы в пазу при колебаниях звена. Сумма эта хоть и очень мала, но настойчива, и машинисты-локомотивщики в своих неустанных усилиях приблизиться к совершенству уделили этому вопросу большое внимание.

Поэтому были усовершенствованы клапанные механизмы, в которых либо используется стационарное звено с блоком штампа , который перемещается только для реверса или надреза двигателя, либо вообще обходятся без звена и блока штампа . Наиболее успешным из безрычажных клапанных механизмов является локомотивный клапанный механизм Baker, который широко используется в США и Канаде.

Механизм клапана Бейкера

Изобретатель механизма, г-н Эбнер Д. Бейкер, американский инженер, впервые применил его к тяговому двигателю в 1903. Он оказался удовлетворительным даже в своем первоначальном виде, и в 1908 году он был переработан для использования в локомотивах и установлен на паровозе Толедо, Сент-Луиса и Западной железной дороги. Около двух лет снаряжение подвергалось различным испытаниям, в него вносились различные изменения и дополнения. Результатом экспериментов стал клапанный механизм Бейкера в его современном виде, патенты на который были выданы в ноябре 1911 года. После создания его достоинства были быстро признаны, и в настоящее время в США и Европе эксплуатируется более 14 000 локомотивов. Канада оснащена клапанным механизмом Baker. Он был принят в качестве стандартного механизма многими железными дорогами, и их число увеличивается.

На первый взгляд действие механизма не очевидно для случайного наблюдателя, но детальное изучение механизма показывает, что оно чрезвычайно просто. Принцип, по которому он работает, можно легко понять, сравнив его с механизмом Joy, описанным в главе, начинающейся на странице 1072. Вместо того, чтобы радиусный стержень был прикреплен к блоку штампа , он работает в изогнутой направляющей, которую можно наклонять вперед или назад, его следует представить как соединенный с одним концом стержня, другой конец которого работает на стержне, который можно поднимать или опускать, так что он может быть установлен выше или ниже центральной линии движения.

НЕ ТРЕБУЕТСЯ ПРОРЕЗНАЯ СТЯЖКА для радиальных клапанных механизмов, работающих по принципу Бейкера, как показано слева. Шток клапана соединен с концом радиусного стержня, качающегося на стержне, который при необходимости перемещается рычагом реверса. В средней передаче оба конца качающейся штанги равноудалены от шпинделя клапана, который поэтому не перемещается.

ДЛЯ ХОДА ВПЕРЕД шкворень опускается ниже центральной линии шпинделя клапана, а дуга, по которой качается конец стержня, наклонена в противоположном направлении. Самая высокая точка поворота теперь находится ближе всего к шпинделю клапана; таким образом открывается противоположный порт, и двигатель идет вперед.

ДЛЯ РЕВЕРСИРОВАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ шарнир, несущий конец поворотного радиуса стержня, поднимается с линии со штоком клапана. Когда стержень качается, конец штока клапана, прикрепленный к нему, следует за его движением и приводит в действие клапан, причем самая высокая точка качания находится дальше всего от стержня клапана.

Свободный конец стержня, к которому присоединен радиусный стержень, будет описывать дугу, соответствующую изогнутой направляющей шестерни Joy. Если неподвижный конец стержня находится ниже центральной линии движения, то верхний конец дуги будет ближайшим к цилиндру, а нижний — наиболее удаленным от него; это соответствует наклону вперед вала Joy, и двигатель пойдет вперед. Однако если неподвижный конец стержня поднять над центральной линией движения, наклон дуги полностью изменится на противоположный; теперь верхний конец находится дальше всего от цилиндра, а нижний — ближе всего. Движение стержня теперь изменено; клапан перевернут, и двигатель будет двигаться назад.

В клапанном механизме Бейкера качающийся стержень – , известный как радиусный стержень – , по механическим причинам расположен вертикально, а движение передается в горизонтальную плоскость с помощью коленчатого рычага .

Клапанный механизм Бейкера является «автономным», основные рабочие части смонтированы на раме балочного или кронштейнового типа, которую можно установить на двигателе в наиболее удобном месте. Набор шестерен стандартный для любого двигателя; и, в случае повреждения в результате несчастного случая или другой срочной необходимости, все можно снять и заменить свежим комплектом, взятым из магазина, без вывода двигателя из эксплуатации. С обычными клапанными механизмами это обычно означает, что двигателю придется провести около двух недель в мастерских, пока детали ремонтируются.0012 новый и переоборудованный. В раме редуктора закреплены вилка заднего хода, радиусные стержни, шатун редуктора и кривошип .

Обратное коромысло двойное, каждая сторона шарнирно закреплена в нижней части рамы, так что коромысло можно раскачивать вперед и назад с помощью тяги, соединенной одним концом с верхней частью коромысла, а с другой к рычагу кабины. Радиусные штанги отклоняются от шкворней в верхней части реверсивных вилок, так что при наклоне реверсивных вилок вперед или назад эти шкворни устанавливаются либо впереди, либо позади осевой линии шестерни – 9.0012 соответствует положениям «выше- или -ниже» поворотного стержня, упомянутого в пояснительном абзаце выше. Шатун зубчатого колеса – , известный машинистам как “стержень серпа-” из-за его формы – , соединяется с качающимися концами радиусных стержней в точке, близкой к их середине. Верхний конец соединен с горизонтальным плечом коленчатого рычага , вертикальное плечо которого соединено с комбинированным рычагом типа Walschaerts- коротким стержнем, называемым штоком клапана. «Серповидный» конец шестерни соединительной- 9Стержень 0012 приводится в действие возвратным кривошипом и эксцентриковым стержнем точно такой же схемы, которая используется для приведения в действие расширительного звена Walschaerts.

Работа выглядит следующим образом. Когда рычаг кабины и, следовательно, вилка заднего хода находятся в среднем положении , шарниры радиусной балки совпадают с точкой, где шатун шестерни соединяется с кривошипом (за исключением небольшого смещения, введенного по конструктивным причинам). Поэтому, когда шестерня соединительная- шток качается назад и вперед под действием возвратного кривошипа и эксцентрикового стержня, зубчатая тяга и радиусные стержни качаются в унисон, и никакого движения кривошипа не происходит; шток клапана, или ход, также остается неподвижным.

ПЕРЕДАЧА КЛАПАНА ПЕКАРЯ показана с разделенными стержнями для иллюстрации действия. Шатун шестерни, будучи прикреплен своей серединой к нижнему концу радиусной планки, следует за качанием последней и толкает колокол-9.0012 поверните рычаг вверх и вниз, приводя в действие клапан.

Как только вилка заднего хода перебрасывается вперед, повороты радиусной планки перемещаются в точку перед центральной линией шестерни; днища радиусных стержней качаются по наклонной дуге вместо горизонтальной; следовательно, зубчатый шатун, прикрепленный к ним своей серединой, следует за их колебанием и перемещается целиком вверх и вниз. Вершина шатуна шестерни, прикрепленная к кривошипу колокола-, приводит в движение и его, вертикальное плечо колокола-9.0012 кривошип колеблется в том же направлении, что и шатун шестерни. Если вилка обратного хода отведена назад, шарниры заходят за центральную линию шестерни, а наклон дуги меняется на противоположный, в результате чего соединительный стержень шестерни толкает кривошип вверх при качании вперед вместо того, чтобы тянуть это вниз. Вертикальный рычаг коленчатого рычага теперь движется в направлении, противоположном шатуну шестерни, и, таким образом, меняет направление движения клапана. Чем больше наклон обратных бугелей, тем больше наклон дуг, описываемых концами радиусного стержня, и, следовательно, больше ход клапана. Двигатель надрезается так же, как и любой другой двигатель, путем перемещения рычага реверса к центру; это «сглаживает» наклон дуг и приводит к сокращению хода клапана. Штампов нет- проблемы с проскальзыванием этого клапана. Ввиду этого, а также легкости замены изнашиваемых частей, довольно удивительно, что нет полноразмерных локомотивов , оснащенных клапанным механизмом Бейкера, в Великобритании или вообще где-либо за пределами США и Канады, где он достиг такого уровня. успешные результаты. Однако он нашел сердечный прием в Великобритании среди строителей миниатюрных локомотивов из-за простоты конструкции и обслуживания и доставляет огромное удовольствие сотням лилипутских пассажиров.0012 самосвалы.

Южный клапанный механизм

Каждый, кто знаком с историей паровой машины, знает историю о ленивом мальчике, который устал управлять клапанными кранами насосной машины Ньюкомена, подключив краны кусками веревки к балке двигателя, сделал ее самодействующей и пошел играть в шарики. Машинист американского паровоза изобрел простую южную клапанную передачу не потому, что он хотел пойти играть в шарики, а потому, что он устал от недостатков клапанных передач на различных локомотивах, которые он время от времени эксплуатировал. Как и в случае с клапанным механизмом Бейкера, этот механизм не использовался в полной мере за пределами Америки.0012 размер, но он приносит полное удовлетворение на родине своего происхождения.

Клапанный редуктор Southern относится к «радиальной» группе, и хотя в нем используется звено и блок , проблем с проскальзыванием нет, так как звено абсолютно неподвижно, прикручено к раме болтами ; единственное движение, которое блок штампа- получает от реверсивного рычага шестерни. Принцип передачи очень похож на принцип, описанный выше, а именно, качающийся стержень, который присутствует в этой передаче. Неподвижный конец стержня крепится к звену в штампе 9.0012, а подвижный конец стержня напрямую соединен с возвратным кривошипом на цапфе главного кривошипа длинным эксцентриковым стержнем. Он вытянут за пределы соединения, крайний конец соединен коротким стержнем с коленчатым рычагом , который изменяет движение с вертикального на горизонтальное и непосредственно приводит в действие шпиндель клапана.

Конструктор шестерни посчитал, что в обычных шестернях слишком много стержней, рычагов, штифтов и шарниров. Он намеревался свести их к минимуму в своем собственном снаряжении и, безусловно, добился немалого успеха. Несколько движущихся частей легко обслуживаются и заменяются по мере необходимости без особых проблем.

КАК ЭТО РАБОТАЕТ. В клапанном механизме Southern используется стационарное звено. Когда рычаг реверса отводится назад, блок штампа перемещается с одного конца паза на другой. Самая высокая точка дуги, описываемой концом радиусной подвески, находится спереди, и двигатель реверсируется.

Механизм работает следующим образом. В позиции mid- блок die- занимает середину ссылки. Нижний конец качающегося стержня, называемый радиусным подвесом, колеблемый эксцентриковым стержнем, описывает дугу, которая является горизонтальной; следовательно, единственное движение, передаваемое на звонок, — 9Кривошип 0012 возникает из-за выступа концевого соединения, которое слегка перемещается вверх и вниз в направлении, противоположном концу, соединенному с возвратным кривошипом. Этот выступ имеет такие пропорции, что движение клапана, происходящее от него, достаточно, чтобы открыть каждый порт для «свинца».

Когда блок штампа перемещается к переднему концу звена, ось качающегося стержня смещается от центра, и вместо того, чтобы дуга, по которой качается нижний конец, была горизонтальной, теперь она наклонный, с высшей точкой в ​​задней части качели. Следовательно, конец прикрепленного к нему эксцентрикового стержня также перемещается вверх и вниз, сообщая движение колоколу.0012 провернуть с помощью тяги, называемой вилкой трансмиссии, и двигатель будет двигаться вперед.

Когда рычаг реверса отводится назад, блок матрицы перемещается к задней части паза в звене. Шарнир теперь находится за центральной линией шестерни, а не впереди нее, а наклон дуги изменен на противоположный, при этом самая высокая точка поворота находится на переднем конце, а не на заднем, таким образом, движение колокола меняется на противоположное. проворачивается и заставляет двигатель двигаться назад. Как и в случае с шестерней Бейкера, перемещение рычага к центру сглаживает дугу, сокращает ход клапана и, за счет более раннего отключения пара, позволяет двигателю широко использовать пар.

ЮЖНАЯ КЛАПАННАЯ МЕХАНИЗМ применяется к восьмиколесному маневровому локомотиву Midland Terminal . Эту передачу изобрел американский машинист-. Он не использовался за пределами Америки в полноразмерной практике, но оказался удовлетворительным в этой стране.

Шестерни Янга и Дили

Хотя шестерни Янга и Дили не получили такого широкого применения, как описанные выше, они заслуживают внимания, поскольку в них воплощена гениальная идея. Во всех предыдущих передачах первичное движение производилось либо от эксцентриков, либо от возвратных кривошипов, установленных под прямым углом (или почти) к основным кривошипам. Конструкторы зубчатых колес Юнга и Дили не используют отдельные кривошипы для управления их расширительными звеньями, а используют тот факт, что основные кривошипы обычных двухступенчатых передач0012 цилиндров паровоза уже находятся под прямым углом друг к другу. Поэтому дополнительные кривошипы не предусмотрены, а расширительное звено любого набора шестерен приводится в действие крейцкопфом другого цилиндра, что приводит к такому же движению, как если бы оно приводилось в действие отдельным возвратным кривошипом и эксцентриковым стержнем.

Единственная неприятность небольшая. Когда используются отдельные возвратные кривошипы, они оба настроены на то, чтобы «вести» или «следовать» за основным кривошипом, и оба блока матрицы находятся вверху или внизу звена вместе, в зависимости от направления, в котором движется двигатель. Если же право- 9главная рукоятка 0012 “ведет” левую рукоятку, из этого естественно следует, что левая рукоятка “следует” за правой рукояткой; и, когда один кривошип «ведущий», а другой «ведомый», один блок матрицы должен быть вверху звена, а другой внизу, в зависимости от того, как работает двигатель. Это вносит сложность в реверсивный вал. Это должно быть удвоено в Молодом снаряжении; в редукторе Дили два звена должны быть смещены. Шестерня Юнга используется на двигателях с внешним расположением цилиндров , а шестерня Дили — на двигателях с внутренними цилиндрами.

МЛАДШИЙ КЛАПАН приводится в движение кривошипом на другой стороне двигателя, а не отдельным возвратным кривошипом, установленным под прямым углом к ​​основному кривошипу. На этой диаграмме показано, как движение передается по кадрам.

Действие обеих шестерен очень похоже на шестерню Walschaerts. В редукторе Юнга расширительное звено монтируется таким же образом, но имеет длинный хвост, который непосредственно соединяется с крейцкопфом соединительным звеном. Радиусный стержень работает на коротком рычаге, прикрепленном к крестовине.0012, который передает движение на другую сторону двигателя, где предусмотрен аналогичный короткий рычаг. Комбинированный рычаг установлен на нем в перевернутом виде просто из соображений механического удобства; его легче забить сверху распорного звена с той стороны прямым стержнем, чем соединить с крейцкопфом. Поскольку каждая траверса приводит в движение звено напрямую, как упоминалось выше, очевидно, что движение комбинированного рычага должно быть одинаковым, независимо от того, соединен ли он с траверсой или звеном.

Перевернутая головка комбинированного рычага соединяется со шпинделем клапана обычным способом. Реверсивный вал двойной и имеет две пары реверсивных рычагов, один из которых соединен со сплошным внутренним валом, а другой с трубчатым внешним валом. Используется двойной стержень; и, в какую бы сторону ни перемещался рычаг кабины, блоки матрицы движутся в противоположных направлениях, один к верхней части звена, а другой к нижней.

В редукторе Дили, устанавливаемом на серию “990” внутри- цилиндр 4- 4- 0 на Мидлендской железной дороге расширительные звенья занимали часть пространства между внутренними шатунами и устанавливались одно впереди другого. Это преодолело трудности с реверсивным валом, так как одна рука указывала вперед, а другая назад, работая как- пилой; но это внесло дополнительные сложности, поскольку соединительные звенья и тяги были разной длины для каждого набора шестерен. Конечно, нет ничего плохого в распределении пара любого типа передач.

Шестерня Клапана Юнга может быть устроена так, чтобы обеспечивать более быстрое открытие и закрытие портов, чем шестерня Вальшерта, при нормальной настройке; но так как каждая сторона двигателя зависит от другой стороны в своем первичном движении, это означает, что если какой-либо дефект развивается только на одной стороне, двигатель становится беспомощным и не может работать только на одном цилиндре, как на двигателе. с независимыми передачами. Хотя поломки в настоящее время случаются нечасто, тем не менее существует некоторое предубеждение, и фактор взаимозависимости был выдвинут как одна из причин, по которой зубчатые передачи не использовались более широко.

Разные клапанные механизмы

В дополнение к уже описанным клапанным механизмам существует несколько различных механизмов, примеры которых можно найти в основном на промышленных локомотивах, используемых на коротких частных линиях, таких как шахтные железные дороги, и на двигателях, используемых для работ, депо. , и доковые маневровые работы. Шестерня Хакворта, например, разработанная родственником знаменитого Тимоти Хакворта, известного на Стоктонской и Дарлингтонской железной дороге, использует скользящий вал и радиусные стержни, аналогичные шестерне Джой, за исключением того, что они прямые, а не изогнутые. Штамп – 9Блоки 0012 перемещаются вверх и вниз с помощью вертикальных тяг, приводимых в действие либо эксцентриками, либо возвратными кривошипами.

Когда локомотив с золотниковыми или поршневыми клапанами, приводимыми в действие клапанным механизмом обычного типа, работает с четкими пазами, отсекая пар довольно рано в ходе хода, возникает нежелательный фактор, поскольку выпускные отверстия также закрываются рано, и захваченный пар вызывает чрезмерное сжатие в цилиндрах. Двигатель часто работал бы с гораздо более ранней отсечкой, чем обычные 15-20%, обычные для экспресс-локомотивов, при работе на скорости с хорошо спроектированным и правильно отрегулированным клапанным механизмом; но если водитель попытается сделать надрез ближе, чем это, это приведет к ужасному стуку и удару, что, вероятно, приведет к горячему шатуну и повреждению клапанного механизма.

ЦИЛИНДРЫ для локомотива железной дороги Великого Индийского полуострова. Подача пара в эти цилиндры контролируется качающимся кулачковым механизмом клапана.

Поршневые и золотниковые клапаны, являющиеся составными частями , невозможно раньше отрезать пар, не влияя также на выхлоп. Чтобы преодолеть эту проблему и обеспечить независимый выхлоп, многие двигатели теперь снабжены тарельчатыми клапанами, подобными клапанам двигателей внутреннего сгорания. Они могут приводиться в действие обычным клапанным механизмом или особым расположением кулачков, как в автомобиле, снабженном тарельчатыми клапанами. Все знакомы с тарельчатым клапаном; многие читатели, несомненно, притерли клапаны своих автомобильных двигателей после обезуглероживания; поэтому подробное описание тарельчатого клапана локомотива было бы излишним. Достаточно сказать, что это всего лишь «взрослый»0012 up edition» клапана моторного двигателя, обычно больше в головке (которая обычно двойная) и короче в штоке, пропорционально размеру. Седла клапана расположены на обоих концах паровой камеры, но не сформированы сама отливка делается съемной и запрессовывается на место.Таким образом, они легко заменяются без ущерба для срока службы отливки цилиндра.Иногда, как в случае с авиационными и гоночными двигателями, на цилиндр приходится два впускных и два выпускных отверстия. одна из форм тарельчатого клапана Lentz, впускной и выпускной клапаны установлены горизонтально на разных уровнях.Каждый стержень клапана приводится в действие коротким вертикальным рычагом, рычаги впускного клапана поворачиваются вверху, а выпускного клапана внизу. расположены в центре каждого рычага, они располагаются напротив друг друга, и между ними работает колеблющийся распределительный вал. Благодаря тщательному планированию контуров кулачков открытие и закрытие как впускных, так и выпускных клапанов могут быть организованы таким образом, чтобы0012 off можно использовать, не вызывая чрезмерного сжатия.

ЮЖНО-АФРИКАНСКИЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ типа

4- 8- 2, оснащенный поворотным кулачковым механизмом.

Механизм Caprotti больше соответствует автомобильной практике, так как использует поворотный распределительный вал и вертикальные клапаны. Клапаны имеют двойное седло и расположены «вверх ногами» на обоих концах цилиндра, удерживаясь на месте обычной пружиной на штоке. Каждый клапан приводится в действие колоколом- кривошип, горизонтальное плечо которого давит на шток клапана. Вертикальное плечо каждой кривошипной оси снабжено коротким шарнирным рычагом, несущим на каждом конце небольшой ролик. Они опираются непосредственно на кулачки, которые установлены на валу, проходящем между роликами, при этом весь узел заключен в редуктор, установленный сверху цилиндров.

Реверс и надсечка осуществляются за счет изменения положения кулачков, которые скользят по валу и соединены хитроумным расположением стержней и рычагов с колесом- и- винт обычной схемы в кабине. Распределительный вал приводится во вращение длинным карданным валом с карданными шарнирами, приводимыми в движение конической передачей, заключенной в коробку на ведущей оси. С редуктором Caprotti можно отрезать пар уже на одном проценте хода, без. любое увеличение сжатия; но отсечка уже при этом не потребуется, кроме как для «подпитки» цилиндров при движении по длинному ряду на высокой скорости, когда желательно небольшое количество пара в цилиндрах. С высоким – скоростных графиков сегодняшнего дня требуется всего одна или две легкие проверки сигналов на быстром ходу, чтобы заставить водителя «отпустить ее» на ступеньку или две в попытке вернуть потерянное время; и большинство машинистов подтвердят, что способность клапанного механизма к чрезвычайно раннему отключению редко имеет большое практическое значение. Следовательно, хорошо зарекомендовавший себя поршневой клапан в сочетании с правильно спроектированным клапанным механизмом нормального типа все еще «выдерживает свои испытания» для большинства целей.

МЕХАНИЗМ «ДВА- НА- ОДИН» устраняет необходимость установки отдельного комплекта клапанных шестерен на внутренний цилиндр. Движение внутреннего шпинделя клапана происходит от комбинированного действия внешних шпинделей, работающих вместе через длинные и короткие рычаги на фиксированных и плавающих шарнирах соответственно.

Поскольку локомотив может иметь три или четыре цилиндра, из этого не следует, что он должен иметь одинаковое количество клапанных механизмов. В GWR «Звезды», «Замки» и «Короли» внутренние шатуны прямо противоположны внешним шатунам, и поэтому все, что необходимо для управления клапанами внешних цилиндров, — это простое централизованное управление.0012 шарнирное коромысло, соединяющее внутренний и внешний шпиндели клапана. Однако в трехцилиндровом двигателе , таком как LNER “Pacifics”, должно быть предусмотрено сопряженное или “два--1″ – (как это называют водители) расположение рычагов. Длинный горизонтальный основной рычаг поворачивается на одном конце, а более длинный конец соединяется с одним из шпинделей внешнего клапана. Короткий рычаг, также горизонтальный, «плавает» на шарнире на другом или более коротком конце основного рычага, причем два конца короткого рычага соединены с другим внешним шпинделем клапана и с внутренним шпинделем клапана соответственно.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *