На всех современных паровозах с перегревом пара установлены цилиндрические золотники с внутренним впуском пара. Как указывалось выше, цилиндрический золотник почти полностью уравновешен, поэтому для перемещения золотника требуется небольшое усилие, а кольца золотника и золотниковые втулки в процессе работы имеют небольшой износ. При цилиндрическом золотнике имеется возможность увеличить площадь паровпускных окон, так как они расположены по всей окружности золотниковой втулки, благодаря этому уменьшается мятие пара.
До недавнего времени на многих паровозах применяли жесткие цилиндрические золотники. У этих золотников диски были неподвижно закреплены на скалке. Теперь от применения таких золотников отказались и на паровозах установлены раздвижные цилиндрические золотники системы И. О. Трофимова. Золотник системы Трофимова паровозов Э и СО (рис. 122) расположен в двух золотниковых втулках 1 с внутренним диаметром 250 мм.
На скалку 6 свободно надеты два диска 7 с уплотняющими кольцами 3. На конусных местах скалки посажены две упорные шайбы 4, которые закреплены гайками и шплинтами.
В рабочем положении золотниковые диски свободно садятся на направляющие втулки 5, которые надеты на скалку между упорной шайбой и упорным бортом скалки. Диски давлением пара прижимаются к упорным шайбам.
На упорной шайбе и золотниковом диске расположены кольцевые притирочные ленты, предотвращающие пропуск пара. Разность между диаметром внутренней расточки диска и наружным диаметром шайбы составляет 0,5 мм.
По наружной поверхности диска проточено четыре ручья шириной 15 мм. В каждом ручье установлено по два кольца 3. Уплотняющие кольца изготовляют двойной обточкой из чугунного барабана, который имеет наружный диаметр, несколько больший внутреннего диаметра золотниковой втулки. Затем в кольцах вырезают прямые замки и подвергают термической обработке.
При перемещении золотника уплотняющие кольца благодаря своим пружинящим свойствам плотно прижимаются к рабочей поверхности втулки, создавая необходимое уплотнение. Кольца па диске располагают таким образом, чтобы замки их не совпадали.
Скалка золотника заканчивается цилиндрическим хвостовиком с отверстием под клин для соединения с кулачком. Контрскалка входит в направляющую втулку, установленную в передней золотниковой крышке.
Свежий пар из паровпускной трубы через отверстия, сделанные во втулках, поступает в среднюю часть золотниковой камеры между золотниковыми дисками. Давлением пара диски раздвигаются, прижимаются к упорным шайбам и во время работы перемещаются вместе с ними, как в обычном жестком золотнике.
Когда же доступ свежего пара в золотниковую камеру прекращается и давление, прижимавшее диски к упорным шайбам, спадает, диски под влиянием силы трения удерживаются в средней части золотниковой камеры; они сходят с упорных шайб и направляющих втулок и останавливаются, упираясь своими хвостовиками; скалка же с упорными шайбами под действием внешнего парораспределительного механизма продолжает двигаться. При этом диски открывают с обоих концов окна 2 для выхода пара из цилиндра в паровыпускные трубы.
В момент впуска пара в золотниковую камеру он успевает пройти по кольцевому отверстию между скалкой и горловиной золотникового диска в пространство между упорной шайбой и диском. Таким образом создается паровая подушка, смягчающая удары при посадке золотникового диска на упорную шайбу.
Паровозы ФД строили и длительное время эксплуатировали с жесткими золотниками. Однако в порядке модернизации жесткие золотники заменены более совершенными золотниками системы Трофимова. При этом в связи с тем, что у нераздвижных золотников контрскалок не было, а для раздвижных золотников они обязательны, изменению подверглась также передняя золотниковая крышка.
Золотники паровозов ФД принципиально не отличаются от золотников паровозов Э и СО, но имеют больший размер (диаметр золотниковой втулки 330 мм), в связи с чем размеры деталей и вес золотников больше. Каждый золотниковый диск имеет не четыре, а пять ручьев для уплотняющих колец. Для удержания контрскалки золотника в передней крышке установлена направляющая втулка с подводом смазки.
Золотники системы Трофимова паровозов Л и ЛВ (рис. 123) имеют диаметр 300 мм. На скалке 8 золотника посажены два комплекта деталей: направляющие втулки 7, упорные шайбы 6, раздвижные диски 5 и корончатые гайки 3, укрепляемые штифтами 2. Каждый золотниковый диск имеет по четыре ручья, в которых установлены уплотнительные кольца 4. При этом с наружной стороны диска (со стороны выпуска) поставлено по два кольца, а с внутренней — по одному.
Упорные шайбы, имеющие коническую посадку на скалке, закреплены корончатыми гайками. Золотниковый диск и упорная шайба имеют притирочные ленты К, препятствующие пропуску пара из внутренней полости золотниковой камеры в наружную полость.
При раздвижке дисков поступающим в золотниковую камеру паром ввиду малых радиальных зазоров между упорной шайбой 6 и диском 5, а также между диском и направляющей втулкой 7, в полости А создается компрессия, необходимая для мягкой посадки дисков на свои места.
В отличие от других паровозов скалка имеет задний хвостовик конусный, который при помощи клина соединяется с золотниковым кулачком.
К направляющей втулке контрскалки золотника, установленной в передней крышке 9 золотниковой камеры, через штуцер 10 и сверления в крышке и втулке подводится смазка от пресс-масленки.
Золотники паровоза П36 целиком взаимозаменяемы с золотниками паровозов Л и ЛВ. На паровозах Еа и Ем установлены золотники также диаметром 300 мм. Все части золотников, кроме уплотняющих колец, изготовляют из стали марки Ст5, а скалки — из стали марки 35У или Ст5. Материалом для золотниковых колец служит чугун марки не ниже СЧ 21-40.
Раздвижные золотники обеспечивают незначительный износ золотниковых колец и втулок вследствие остановки дисков при беспарном ходе паровоза.
При беспарном ходе они позволяют свободно перетекать пару и воздуху из одной полости цилиндра в другую, что уменьшает сопротивление движению и предотвращает подсос газов из дымовой камеры в цилиндр.
При движении паровоза без пара, с закрытым регулятором, когда пар не поступает в цилиндр, а поршень и золотник продолжают двигаться (золотник предполагается жесткий), в противоположной движению поршня полости цилиндра и соединенной с ней золотниковой камере происходит разрежение, а в другой полости — сжатие, вызывающее противодавление на поршень. Это явление вредно отражается на работе паровой машины, создает сопротивление движению поршней и замедляет ход паровоза.
Ввиду того что в одной из полости цилиндра и золотниковой камере создается разрежение, в моменты открытия паровпускных окон происходит подсос в цилиндр воздуха и газов из дымовой камеры через конус и паровыпускные трубы. В результате попадания в цилиндр воздуха и газов ввиду высокой температуры стенок цилиндра происходит сгорание смазки и образование на стенках цилиндра, поршней и золотников нагара. Наличие нагара резко повышает износ втулок и уплотняющих колец золотников и поршней. Последующее сжатие газовоздушной смеси в цилиндре и повышение в связи с этим температуры еще больше способствуют образованию нагара.
Проведенные в свое время сравнительные испытания различных приборов беспарного хода показали, что лучшими из них являются раздвижные золотники системы Трофимова. Принцип работы золотника, как прибора беспарного хода, заключается в следующем (рис. 124). При сдвинутых золотниковых дисках паровпускные окна открыты; это дает возможность воздуху перетекать (как показано стрелками) из полости А цилиндра через золотниковую камеру и паровыпускные трубы (или каналы в теле цилиндров) в полость Б. Воздух перетекает также из одной полости цилиндра в другую через горловины сдвинутых к середине золотниковых дисков. В связи с тем что золотники системы Трофимова резко уменьшают сопротивление движению и отрицательную работу при беспарном ходе, оборудованные ими паровозы обеспечивают, кроме того, экономию топлива. В порядке модернизации на паровозах произведен отвод выпуска пара от насоса автотормоза в золотниковую камеру цилиндра.