Устройство паровоза

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 к опирающемуся 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 FK.

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 боксоваиия, к его сцепному весу называется коэффициентом сцепления φ.

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 боксоваиия 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, осями 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 паропроиз-водительности 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 F_г 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 F_г, 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 η_м.

Сила тяги по машине, которую также называют индика-сом 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 коглу, 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-теплотехнических 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.

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 р_к.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

По ходу поршня.

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

«Нулевая» отсечка в долях от хода поршня

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

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

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

Таблица 2

На паровозах применяют следующие типы паровых цилиндров: индивидуальные, блочные и цельнолитые с рамой.
Индивидуальный паровой цилиндр — модернизированный цилиндр паровозов Э и СО (рис. 113) представляет собой отливку из качественного чугуна марки СЧ 24-44. Он имеет: собственно цилиндр 1, где размещается поршень, золотниковую камеру 3, которая соединена с цилиндром паровпускными каналами 9, фланец 12 для постановки цилиндровых крышек, привалочный фланец 10 для прикрепления цилиндра к раме, патрубки 5 и 6 с фланцами для присоединения паровпускной и паровыпускной труб. В золотниковую камеру запрессованы две чугунные втулки 7 с окнами для впуска и выпуска пара.

Цилиндр имеет отверстия: 4 — для подвода смазки к золотнику, 13—для подвода смазки в цилиндр, 14—для спуска конденсата из золотниковой камеры, 2 — для проверки установки золотников. В нижней части цилиндра сделаны отверстия для спуска конденсата. Цилиндр и золотниковая камера спереди и сзади закрыты крышками 8 и 11.

К раме цилиндр прикрепляют при помощи стальных точеных болтов диаметром 38 мм. Цилиндровые болты изготовляют диаметром примерно на 0,1 мм больше диаметра отверстий в раме и цилиндре, плотно забивают и затягивают гайками.

Для разгрузки цилиндровых болтов и предохранения их от среза между приливом привалочного фланца 10 и рамой установлены разгрузочные клинья. У верхней кромки привалочного фланца для разгрузки болтов от веса цилиндра имеется заплечик, которым цилиндр опирается на раму.

При работе паровоза цилиндровые болты и клинья испытывают большие напряжения под действием силы пара на цилиндровые крышки, поэтому соединения цилиндров с рамой не должны иметь ослабления. Это постоянно контролируют как при ремонте, так и во время эксплуатации.

У модернизированного усиленного цилиндра паровозов Э и СО в отличие от альбомного для лучшего вписывания паровой струи, изменена форма паровпускных каналов; для устранения трещин в приливе, который предназначен для подвода смазки, изменена его конфигурация таким образом, что прилив не соединяет поршневую и золотниковую бочки цилиндра; увеличена толщина торцовых стенок цилиндра с 28 до 35 мм; усилен ряд ребер цилиндра, введены дополнительные ребра, ширина приваленных фланцев увеличена с 95 до 115 мм; в передней торцовой стенке цилиндра введено отверстие диаметром 68 мм для подвода отработавшего пара от тормозного цилиндра и др.

Описанные индивидуальные чугунные цилиндры ставят, как правило, на паровозах, имеющих листовую раму. Цилиндры блочною типа применяют при брусковых рамах; изготовляют их литыми из стали марок 25ЛП, 20ЛП пли специальной стали. Цилиндровый блок может представлять собой цельную отливку, объединяющую два цилиндра с золотниковыми камерами, переднее межрамное крепление и переднюю опору котла, или состоять из дв\\-трех соединенных между собой частей. Цилиндровый блок опирается на рамные листы и прикреплен к ним болтами.

Преимуществом блочных стальных цилиндров является то, что они более прочны, надежно скрепляют рамные листы, являются хорошей опорой дымовой камеры и при ремонте дефекты легко устраняются сваркой.

Цилиндровый блок паровоза Л (рис. 114) состоит из трех частей: двух Цилиндров-полублоков 1 и 4 и опоры котла 2. Полублоки соединены между собой коническими болтами 7. В цилиндры и золотниковые камеры запрессованы чугунные втулки 5 и 6. Золотниковая камера сделана длиннее цилиндра для того, чтобы укоротить и спрямить паровпускные каналы.

Опора котла по технологическим соображениям отлита отдельно и прикреплена к цилиндрам коническими болтами 3 с последующей обваркой по кромке всего соединения.

К раме цилиндры прикреплены фланцами при помощи точеных болтов диаметром 36 мм. Для разгрузки болтов между передними выступами г и заплечиками рамных листов забивают стальные клинья. После постановки цилиндровых болтов и забивки клиньев для предупреждения ослабления клинья приваривают к цилиндру. У каждого цилиндра имеется патрубок а для соединения с паровпускной трубой. Выпускные окна переходят в каналы б, отлитые вместе с цилиндром и идущие к седалищу конуса в.

На паровозах Е^а и Е^м установлен стальной цельнолитой блок цилиндров, а часть этих паровозов имеет рамы, отлитые заодно с блоком цилиндров (рис. 115). Такая конструкция цилиндров отличается высокой прочностью и избавляет от большого количества болтовых соединений.

Продольные оси цилиндров должны быть строго параллельны продольной оси рамы. В вертикальной плоскости ось цилиндров на различных паровозах располагается по-разному. Существуют следующие разновидности расположения цилиндров:
а) ось цилиндра горизонтальна и совпадает с осью движущих колес паровоза (паровоз С^у и др.);

б) ось цилиндра наклонна и проходит через центр ведущей оси паровоза. Это делается для удобства размещения цилиндров в пределах габарита при сравнительно небольшом диаметре движущих колес. Наклон обычно бывает равным 1/30—1/25 (паровозы Э, СО);

в) ось цилиндра горизонтальна, но проходит выше горизонтальной оси движущих колес. Такая установка принята на многих современных паровозах для размещения в габарите цилиндров больших размеров и для лучшего расположения передней тележки (паровозы ФД, Л, П36).

Паровозы имеют такие диаметры цилиндров: Л, ЛВ, СО, Э^в/и - 650; ФД—670; Е^в/и—635; П36; С^у—575 и ТЭ—600 мм.
Чтобы уменьшить потери тепла от внешнего охлаждения, паровые цилиндры, крышки и паровпускные трубы снаружи покрывают изоляционной массой и металлической обшивкой толщиной 1,5—2 мм.

Втулки. Для лучшей приработки чугунных поршневых колец в стальные цилиндры запрессовывают чугунные втулки. При надлежащей смазке это обеспечивает нормальную работу поршней без задиров и повреждений.
Цилиндровая втулка (рис. 116) по наружной поверхности имеет ступенчатую форму с длиной каждой ступени, равной половине длины втулки, и с разницей диаметров ступеней 2 мм. Ступенчатая форма втулки облегчает и ускоряет запрессовку, так как наполовину длины втулка вставляется в цилиндр без усилия.
По краям втулки имеются окна для впуска пара в цилиндр и для выпуска его. Вверху, в центре втулки, сделано отверстие для подачи смазки в цилиндр, а внизу, по краям, — отверстия для спуска воды (конденсата). Для предупреждения смещения втулка укреплена стопором, который ввинчен снаружи цилиндра. Запрессованная в цилиндр втулка должна быть чисто расточена, при этом овальность и конусность должны быть в пределах установленных допусков. По мере износа чугунного цилиндра, когда толщина его стенок достигает предельных размеров, в него запрессовывают чугунную втулку. По наружному диаметру эта втулка также изготовлена ступенчатой, а внутренняя поверхность ее окончательно обрабатывается после запрессовки.
Запрессовку втулок (цилиндровых и золотниковых) производят специальными гидравлическими прессами. Давление запрессовки устанавливается в зависимости от диаметра втулки и материала цилиндра. Согласно § 208 Правил заводского ремонта паровозов усилие запрессовки должно быть на каждые 100 мм наружного диаметра: для чугунных цилиндров от 3,5 до 8 т, а для стальных цилиндров от 3,5 до 9 т.

В золотниковую камеру цилиндра таких паровозов, как Э, СО, С^у, Е, запрессовывают с обеих сторон две одинаковые чугунные золотниковые втулки. Внутренний диаметр золотниковой втулки паровозов Э, СО, Су равен 250 мм. Во втулке имеются окна для впуска пара в цилиндр и выпуска его из цилиндра и отверстие для впуска пара в золотниковую камеру.

Втулку запрессовывают до упора борта в заточку золотниковой камеры. Для предупреждения пропуска пара под втулкой на наружной поверхности ее сделаны проточки, куда закладывают шнуровой асбест. Для подвода смазки к золотнику имеется отверстие во втулке. Золотниковые втулки паровозов Еа и Ем имеют внутренний диаметр 305 мм.

На паровозах Л, ЛВ, ФД. П36 устанавливают втулки из трех частей, или, вернее, три втулки (рис. 117). При такой конструкции крайние втулки по всей своей длине соприкасаются с телом золотниковой камеры и не имеют свободно выступающей части у паровпускного отверстия, в которой чаще появляются тре-, щпны. Тройные втулки работают надежнее.

На всех указанных паровозах золотниковые втулки имеют внутренний диаметр 300 мм. Крайние втулки имеют паровпускные окна, а средняя — отверстие для впуска пара в золотниковую камеру. На паровозе П36 два ряда паровпускных окон. Бее три втулки укрепляют стопорными пробками. Окончательную чистовую расточку золотниковых втулок производят после их запрессовки. Цилиндровые и золотниковые втулки отливают из чугуна марки СЧ 21-40.

Крышки. Полость цилиндра и золотниковую камеру с торцов закрывают крышками. Внутреннее очертание цилиндровых крышек делают таким, чтобы при крайних положениях поршня все его части (диск, обод, ступица, укрепляющая гайка) находились па равном расстоянии от крышки. Это расстояние называют линейной величиной вредного пространства; оно обычно равно 12—15 мм, а на некоторых паровозах доходило до 30 мм.

Линейная величина вредного пространства, обязательно проверяемая при сборке паровой машины, должна соответствовать альбомному размеру в пределах допускаемых отклонений. Уменьшение этой величины может привести к тому, что поршень при движении, в случае если в цилиндре скопилась вода, может выбить крышку цилиндра и повредить детали движущего механизма.

На рис. 118 показано размещение цилиндровых крышек паровоза ЛВ, пунктиром — контуры цилиндра и поршня в его крайнем переднем и крайнем заднем положениях. Как видно из рисунка, линейная величина вредного пространства в цилиндрах этого паровоза равна 13 мм. Как передняя, так и задняя крышка представляет собой фасонные стальные отливки, сделанные по форме поршня.

В верхней части крышки имеют выемки, соединяющие полость цилиндра с паровыми окнами. Выемки в нижней части крышек обеспечивают сток конденсата к продувательным клапанам цилиндра.

Крышку укрепляют к цилиндру при помощи 28 шпилек, ввинченных в цилиндр и проходящих через отверстия во фланцах крышек и гаек. Установку крышек фиксируют при помощи штифтов диаметром 18 мм. Перед окончательной установкой и закреплением фланцы цилиндровых крышек притирают к выступающим пояскам втулки и цилиндра. Задняя крышка в отличие от передней в центре имеет отверстие для прохода скалки и горловину, где размещен уплотняющий сальник. Вверху к крышке прилит кронштейн, к которому крепят параллель. Для повышения прочности фасонные крышки имеют по шесть ребер жесткости.

С наружной стороны, между ребрами, крышки покрывают изоляционным материалом и закрывают обшивкой. Для облегчения снятия и отрыва крышки от притирочного пояска во фланце установлены три отжимных болта.

На паровозах более ранней постройки (Э, СО, С^у) передняя цилиндровая крышка в центре имела отверстие для прохода контрскалки поршня. Однако после 1961 г. контрскалки поршней на этих паровозах были отрезаны, а отверстия в передних крышках заглушены. Крышка эта не имеет фланца с отверстиями и крепится к цилиндру при помощи нажимного кольца, шпилек, ввернутых во фланец цилиндра, и гдек и равномерно прижимается к притирочной ленте цилиндра.

На паровозах Э, СО, С^у, ФД, кроме того, в цилиндровых крышках в нижней части имеется отверстие для установки предохранительного клапана. На паровозах последних лет постройки предохранительные клапаны на крышках цилиндров не поставлены.

На паровозах Л, ЛВ, П36 задняя золотниковая крышка (рис. 119) отлита вместе с кронштейном направляющих золотникового кулачка. Снизу к кронштейну на болтах прикреплены направляющие кулачка. Заодно с кронштейном сверху отлиты опоры для пресс-масленки. Крышка укреплена к золотниковой камере цилиндра при помощи шпилек и гаек. Передняя золотниковая крышка представляет собой более простую конструкцию с приливом для контрскалки золотника. Цилиндровые и золотниковые крышки отливают главным образом из стали марки 25ЛП. Однако передние крышки многих паровозов изготовляют из чугуна марки СЧ 18-36.

 Поршни паровозов Э, СО, С^у имели скалку, контрскалку, которая являлась продолжением скалки, и поршневой диск, насаженный на скалку и укрепленный гайкой. Раньше считали, что контрскалка уменьшает провисание поршня и его перемещение в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Однако опыт работы паровозов с поршнями без контрскалок показал, что отсутствие их не оказывает влияния на работу поршневого узла.

В связи с этим часть паровозов СО, выпущенных Уланудэн-ским заводом в 1946—1950 гг., имела поршни без контрскалок. Позже, в 1961 г., было принято решение удалить контрскалки на всех паровозах Э, СО и С^у.

Диаметр обода диска всегда меньше диаметра цилиндра. В ободе сделаны три кольцевых проточки — ручья, в которые поставлены уплотняющие кольца. Скалка заканчивается конусной головкой с отверстием под клин для соединения с ползуном.

Так как поршень воспринимает на себя давление пара, передаст это усилие кривошипно-шатунному механизму и, кроме того, находится в зоне высокой температуры пара, его изготовляют из материала повышенного качества и он имеет прочное соединение лиска со скалкой и скалки с ползуном.

Отверстие в диске под скалку бывает конусным или цилиндрическим. Конусное соединение является прочным и более удобным для разборки, однако приточка конуса диска под запрессовку с одновременным упором его в борт скалки является трудной операцией и зависит от опыта и квалификации токаря. С конусным соединением выпускались паровозы Е, Л, ЛВ и П36.

Цилиндрическая посадка с натягом значительно проще в из-I отоплении и при ней всегда гарантирован хороший упор в борт. Поэтому в унифицированных поршнях всех серий паровозов принято цилиндрическое соединение. Поршневой диск напрессовывают на скалку под давлением, которое устанавливают в зависимости от диаметра цилиндра и давления пара в котле.

На паровозах ФД, Л, ЛВ, П36 сразу был применен поршень без контрскалки. Такой поршень легче и нет необходимости делать отверстие в передней крышке и ставить сальник для уплотнения контрскалки.

Поршень паровоза Л (рис. 120) имеет диск не плоский, как у многих старых паровозов, а конусообразной формы с выдающейся вперед ступицей и несимметрично размещенным ободом. Такая форма диска увеличивает его жесткость и дает возможность лучше разместить сальник в задней крышке.

Головка скалки 3 под диск поршня выполнена цилиндрической. На нее до упора в борт напрессовывают поршневой диск, имеющий отверстие. Давление запрессовки (в конце его) должно быть не менее усилия от пара по скалке для данной серии паровоза и не превышать его более чем на 50%. На скалке диск поршня укрепляют гайкой 2, которая удерживается от самопроизвольного отвинчивания заклепкой.

Диск поршня многих паровозов отливают из стали марки 25Л или 15Л. Диск поршней паровозов Л, ЛВ и П36 штампуют из качественной углеродистой стали марки 35, что значительно снижает вес поршня в сравнении с поршнями паровозов первых выпусков. Поршневую скалку изготовляют из стали марки 40. Скалки паровозов Л, ЛВ и П36, изготовленные из стали марки 40, для повышения износоустойчивости были подвержены поверхностной закалке токами высокой частоты, а в настоящее время упрочняют накаткой роликами.

Поршневые уплотняющие кольца служат для создания герметичности между полостями цилиндра, чтобы не было пропуска пара из рабочей полости цилиндра, заполненной свежим паром, в нерабочую полость. На современных паровозах ставят поршневые секционные кольца (рис. 120 и 121). На паровозах первых выпусков взамен разрезных уплотняющих колец прямоугольного сечения также поставлены секционные кольца.

Секционное кольцо состоит из двух полуколец Г-образиого сечения, которые вставляют в один ручей поршня. По окружности каждое полукольцо разрезано на пять частей (секций). В кольцевой канал, образованный полукруглыми выточками в полукольца, вставлена круглая пружина, которая равномерно прижимает кольцо к стенкам цилиндра. Во избежание пропуска пара полукольца в каждом ручье ставят со сдвижкой на пол секции и в таком положении они удерживаются замком 3 (см. рис. 121), который приварен к одному из концов пружины.

Диск поршня в нижней части цилиндра опирается на заплечики полуколец, не касаясь стенок цилиндра. Суммарный зазор между секциями полукольца после вставки его в цилиндр должен быть в пределах 3—7,5 мм, а зазор между заплечиком кольца и диском — 2 мм по диаметру.

На некоторых маневровых паровозах старых выпусков, имеющих поршни с контрскалками, где размеры дисков поршней не позволяют поставить кольца с заплечиками, ставят секционные кольца без заплечиков.

Уплотняющие кольца изготовляют из чугуна марки СЧ 21-40, пружину секционных колец — из жаростойкой хромованадиевой пружинной стали марки 50ХФА. Эта пружина не теряет своих упругих свойств при высокой температуре в цилиндре и обесих упругих свойств при высокой температуре в цилиндре и обеспечивает постоянное равномерное прижатие лсц к его стенкам.
Задняя головка скалки, соединяющаяся с конусность 1:15. В ней сделано отверстие под одной образующей отверстия 1:25.
уплотняющих колец к его стенкам.
Задняя головка скалки, соединяющаяся с ползуном, имеет конусность 1:15. В ней сделано отверстие под клин с уклоном одной образующей отверстия 1:25.

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 Е^а и Е^м 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.

В задних цилиндровых и золотниковых крышках в местах прохода скалок для предупреждения пропуска пара ставят уплотняющие сальники. На паровозах, имеющих поршни с контр-c. калками, сальники ставят и в передних крышках.

На паровозах, работавших насыщенным (неперегретым) паром, устанавливали сальники с мягкой набивкой в виде плетенки из промасленного асбеста или пеньки.
Для смазывания скалки во фланце сальника располагали фитильную масленку.

На паровозах, работающих перегретым паром, из-за высокой температуры устанавливают сальники с металлической набивкой.
В настоящее время на всех паровозах применяют лабиринтные сальники с чугунными уплотняющими кольцами конструкции ЦНИИ МПС (рис. 125). Эти сальники более совершенны по конструкции, хорошо зарекомендовали себя в эксплуатации, дешевы в изготовлении и дают экономию дефицитной свинцовистой бронзы, расходуемой в одноколейных сальниках.

Лабиринтные сальники обладают способностью самоуплотнения по мере износа чугунных колец. Пар, проходя последовательно три одинаковые камеры сальника, постепенно теряет давление. Кроме того, уплотняющие кольца лабиринтного сальника оказывают на скалку меньшее удельное давление, чем уплотняющее кольцо применявшегося одноколейного сальника, и поэтому уменьшается износ скалок.

Лабиринтный сальник задней цилиндровой крышки паровоза Л В, показанный на рис. 125, имеет шесть чугунных уплотняющих колец 2, каждое из которых состоит из четырех секций, имеющих косые срезы (см. схему), и охвачено браслетной пружиной 1. Каждая пара колец заключена в обойму 3. Обоймы с кольцами вставлены в гнездо цилиндровой крышки. Через упорное кольцо 4 обоймы и кольца зажаты в гнезде фланцем 5 при помощи шпилек и гаек. В выточку фланца 5 закладывают асбестовую набивку 8, которая удерживается крышкой 6 и полукольцами 7. Смазка к сальнику подается через штуцер 9 и канал во фланце 5 сальника.

Для того чтобы уплотняющие кольца имели свободу для радиального перемещения, между установленными в каждой обойме кольцами и торцовой поверхностью смежной обоймы при сборке должен быть обеспечен суммарный зазор, равный 0,14 — 0,28 мм (на рис. 125 зазор М). Уплотняющие кольца изготовляют из специального чугуна, а обоймы и упорное кольцо — из чугуна марки СЧ 18-36. Браслетные пружины/ изготовляют из жаростойкой легированной проволоки марки 50ХФА. При высокой температуре перегретого пара она не теряет своих упругих свойств.

Лабиринтные сальники смазываются от пресс-масленки через маслораспределители. Лабиринтный сальник паровоза ТЭ отличается от описанного тем, что его собирают в специальный разъемный корпус, который вкладывают в горловину крышки, а уплотняющие чугунные кольца имеют другой разрез.

Паровозы всех серий сейчас оборудованы лабиринтными золотниковыми сальниками с чуянными уплотняющими кольцами. На рис. 126 показал лабиринтный золотниковый сальник, установленный на задней крышке паровоза П36. По конструкции он идентичен поршневому лабиринтному сальнику, однако имеет лишь одну камеру.

В горловине золотниковой крышки установлена обойма 1, в которой расположены два разрезных уплотняющих кольца 3, охватываемых браслетной пружиной 2. Через промежуточное упорное кольцо 5 фланцем 4, шпильками и гайками сальник зажимается в горловине золотниковой крышки. В выточке фланца заложено асбестовое уплотнение 6. Разрезы уплотняющих колец, материал колец, пружин и других деталей аналогичны поршневым лабиринтным сальникам. В передней. золотниковой крышке для направления контрскалки установлена бронзовая или чугунная втулка.

Во время стоянки паровоза в цилиндрах может скопиться значительное количество воды, которая образуется вследствие конденсации пара. Кроме того, вода в цилиндры может попасть также при уносе ее с паром из котла, что бывает при резком открытии регулятора, слишком высоком уровне воды или загрязненной котловой воде. Скопившуюся воду необходимо своевременно удалять из цилиндров. Если этого не делать, то при наличии воды в цилиндре в момент подхода поршня к крайнему положению может произойти гидравлический удар, часто влекущий повреждение деталей движущего механизма.

Для удаления воды из цилиндра и золотниковой камеры устанавливают продувательные клапаны. Для паровозов ряда серий принят унифицированный продувательный клапан (рис. 127) с ручным рычажным приводом. Против каждого отверстия в передней и задней частях цилиндра, внизу, на чечевицеобразном прокладном кольце и шпильках ставят фланец 1. Во фланец ввернут корпус 3, в котором установлен клапан 2 с хвостовиком. В нижней части корпус имеет прямоугольную прорезь, через которую проходит поводок 5 привода. На рисунке клапан показан в закрытом положении, когда поводок своим вырезом расположен под клапаном.

Для открытия клапана сдвигают поводок при помощи привода, выведенного в будку машиниста. Сдвигаясь, поводок 5 своей кромкой будет упираться в хвостовик, поднимать клапан и открывать отверстие для выхода воды из' цилиндра. Кроме двух крайних клапанов, продувающих цилиндр, в средней части цилиндра ставят два продувательных клапана, соединенных трубками с полостью золотниковой камеры. Эти клапаны установлены на одном фланце. Все четыре клапана открывают и закрывают одним поводком, имеющим против каждого из клапанов вырез.
На паровозах ФД, Л, ЛВ, Е^а, Е^м, П36 применяют более совершенные продувательные клапаны с воздушным приводом (рис. 128). В корпусе 1 установлены два конусных гнезда 6 и 7. В них помещен шариковый клапан (шарик) 8 диаметром 32 мм. Оба гнезда зажаты нажимной пробкой 9, ввернутой в корпус. Пробка закрыта колпачком 10.
С другой стороны корпуса размещен поршенек 4, закрытый снаружи упорной пробкой 3. Пружиной 5 поршенек прижат к упорной пробке. Корпус клапана при помощи штуцера 2 ввинчен в отверстие цилиндра. На рис. 128 продувательный клапан изображен в открытом положении, т. е. при закрытом регуляторе (пар в цилиндре отсутствует). В этом случае вода из цилиндра проходит через штуцер 2 и далее по каналу, имеющемуся в приливе а, попадает в отверстия нажимной пробки, откуда, минуя гнезда 6 и 7, по выпускному каналу в вытекает наружу.

Как только из цилиндра в клапан пройдет пар, он прижмет шарик к внутреннему гнезду 6 и закроет выход в атмосферу. В таком положении находится клапан при работе цилиндра с паром.

Для того чтобы открыть клапан, когда в цилиндре находится пар, и удалить из цилиндра скопившуюся воду, в будке машиниста поворачивают кран и открывают доступ воздуха через отросток б в камеру между поршеньком и упорной пробкой. Под действием сжатого воздуха, преодолевая усилие пружины, поршенек сдвигается влево, своим хвостовиком отжимает шарик от внутреннего гнезда и таким образом открывает выходное отверстие.

При движении паровоза без пара, когда в цилиндре образуется разрежение, шарик перекатывается к наружному гнезду -7 и закрывает отверстие, чем предотвращается подсос пыли и песка в цилиндр паровой машины.

Во избежание повреждения цилиндра и движущего механизма при скоплении воды в цилиндре, когда продувательные клапаны закрыты, на передней и задней крышках цилиндров паровозов более ранней постройки установлены предохранительные клапаны.
Предохранительный клапан цилиндров паровозов ФД (рис. 129) имеет штуцер 1, на который навинчен корпус 3. В корпусе установлен клапан 7, который пружиной 4 стержня 2 прижат к притирочной ленте штуцера. Сверху корпуса ввернута регулирующая гайка 5.
Пружина клапана отрегулирована на котловое давление плюс 1 кГ/см². В случае превышения этого давления в результате скопления воды в цилиндре вода отжимает клапан с пружиной и выходит наружу. Такой предохранительный клапан вследствие небольшого проходного сечения (55 мм) не может гарантировать от повреждения цилиндр или детали движущего механизма. Поэтому в эксплуатации нельзя допускать скопления воды в цилиндре или «бросания» ее из котла в машину. На паровозах последней постройки предохранительные клапаны не ставят. На паровозах Л разрешена постановка предохранительных клапанов на цилиндрах. Кроме продувательных и предохранительных клапанов, на цилиндрах устанавливают обратные клапаны для смазки и маслораспределители.

При помощи ползуна поршневая скалка соединена с передней головкой ведущего дышла. Для направления движения ползуна и связанного с ним поршня служит параллель. На паровозах применяют несколько типов ползунов и параллелей:

• ползун двухплоскостной симметричный с двумя параллелями (рис. 130,а), установлен на паровозах О;
• ползун двухплоскостной с одной параллелью (рис. 130, б), установлен на паровозах Э, СО, ТЭ, Еа;
• ползун двухплоскостной несимметричный с двумя параллелями (рис. 130, в), установлен на паровозах Ем;
• ползун многоплоскостной с одной параллелью (рис. 130, г) установлен на паровозах, ФД, Л, Л В, П36.

Двухплоскостной ползун (рис. 131) с одной параллелью установлен на паровозах средней мощности. Корпус ползуна 3 представляет собой стальную отливку. В верхней части его установлены нижний 4 и верхний 7 вкладыши, изготовленные из сплава ЦАМ. или стальные, армированные сплавом ЦАМ. Раньше вкладыши 4 7 имели продольные и торцовые буртики. Однако из-за быстрого износа и излома этих буртиков они были отменены и вместо них введены боковые вкладыши и торцовые упоры. Боковые стальные вкладыши 5 укреплены к стенкам ползуна болтами с потайной головкой и прилегают к боковым плоскостям параллели.

Вплотную к верхнему вкладышу поставлена крышка 9, которая болтами 8 прикреплена к корпусу ползуна, удерживая таким образом ползун на параллели. При помощи болтов с потайной головкой 21 нижний вкладыш прикреплен к корпусу ползуна, а верхний болтами 23 — к крышке-
Для удержания верхнего и нижнего рабочих вкладышей к корпусу ползуна и к крышке его с торцов приварены упоры 22. Боковые вкладыши удерживаются в корпусе торцовыми буртами.
На крышке установлены две масленки, откуда смазка через отверстия в крышке и вкладыше поступает на верхшою рабочую поверхность параллели и вкладыш 7. Из масленки// по каналам смазка подается на нижнюю плоскость параллели и нижний вкладыш 4, а также к передней головке дышла. Во вкладышах сделаны канавки для заполнения смазкой всей поверхности. Подача смазки к боковым вкладышам производится по трубкам, проложенным в боковых выемках параллели.

В передней части корпус ползуна имеет цилиндрическую тумбу с конусным отверстием, в которое запрессовывают головку поршневой скалки. Для укрепления соединения скалки с ползуном в тумбе и конусной головке скалки сделано наклонное отверстие, куда забивают клин 12. Отверстие в тумбе и головка скалки имеют конусность 1:15. Одна сторона клина имеет уклон, который на большинстве паровозов равен 1:25. Клин 12 забивают таким образом, чтобы прямая грань его была обращена в сторону цилиндра и упиралась в торцовые скругления отверстий в тумбе ползуна. Противоположная, т. е. наклонная, грань клина в это время войдет в соприкосновение с наклонной стенкой отверстия в головке скалки и по мере забивания клина головки будет затягиваться в конусное отверстие тумбы.

В средней части корпуса ползуна (в его щеках) сделаны отверстия, куда вставлен валик 1, соединяющий ползун с передней головкой поршневого дышла, которая заводится между щеками ползуна. На паровозах СО, Э, Су, ФД и др. принят унифицированный валик ползуна.

Двухконусный валик 1 в наружной щеке ползуна центрируется конусной разрезной втулкой 17, которая прижата планкой 16, шпильками 15 и гайками. Валик 1 имеет центральное отверстие, куда через масленку 14 и штуцер 13 запрессовывают твердую смазку. Два радиальных отверстия дают смазке выход на наружную поверхность валика. Для удержания валика от вращения ставят шпонку 2. Для прикрепления к ползуну тяги маятника 20 заодно с корпусом ползуна отлиты хвостовики 18, в проушины которых вставлен поводок 19.
Двухплоскостной симметричный ползун паровоза серии Су имеет стальной литой корпус, к которому потайными винтами и болтами прикреплены два, изготовленных из сплава ЦАМ, вкладыша, которыми ползун скользит по параллелям. Тумба ползуна соединена со скалкой при помощи клина. Ползун имеет унифицированный валик, который конусом входит во внутреннюю щеку ползуна; на наружный конус валика поставлена разрезная втулка, входящая в наружную щеку ползуна и прижимаемая планкой. На наружной стенке ползуна при помощи шпилек укреплен отъемный поводок маятника. Для смазывания нижнего вкладыша ползун имеет масленки. Верхний вкладыш смазывается из масленок, укрепленных на балке верхней параллели.

Двухплоскостной ползун с двумя параллелями паровоза Ем (рис. 132) имеет бронзовый или стальной армированный башмак, который установлен между параллелями и соединен болтами со щеками ползуна. Как видно из рис. 132, нижняя параллель охватывается ползуном и имеет три рабочие поверхности: верхнюю, и две боковые. Верхняя параллель имеет только одну рабочую поверхность — нижнюю.
На более мощных паровозах, где от поршня через ползун и ведущее дышло на палец кривошипа передается большое усилие, установлены многоплоскостные ползуны. Стальной корпус многоплоскостного ползуна паровоза ФД в верхней части имеет выфрезерованные рабочие поверхности, которыми ползун опирается на соответствующие плоскости параллели. Рабочие поверхности ползуна армировались латунью Л62 и заливались баббитом марки Б16. Однако сейчас заливку ползуна производят менее дефицитным и более дешевым антифрикционным сплавом ЦАМ 9-1,5. Основные элементы этого сплава: алюминий—8,0—11%; медь—1,0—2,0%; магний —0,03—0,06 %; цинк — остальное.

Преимуществом такого ползуна является небольшое удельное давление в месте соприкосновения плоскостей ползуна и параллели, сравнительно небольшой вес, а также то, что внутренние рабочие поверхности ползуна лучше защищены от пыли и грязи. Однако обработка рабочих плоскостей ползуна и параллели представляет довольно сложную операцию.
Наружный конец валика, соединяющего ползун с шатуном, заканчивается цапфой, на которую надевают тягу маятника. Радиальные смазочные отверстия просверлены в валике как в месте посадки головки ведущего дышла, так и в цапфе для тяги маятника. На внутренних поверхностях щек ползуна поставлены стальные армированные латунью шайбы, которые предохраняют стальные поверхности передней головки дышла от износа.

Ползун паровозов Л и Л В (рис. 133) представляет собой массивную стальную отливку, верхняя часть которой имеет в поперечном сечении Г-образную форму. Эта часть ползуна при монтаже входит в соответствующий по форме паз параллели. Поверхности этой части ползуна заливались слоем баббита Б16 толщиной 3 мм. Вместо баббита введена заливка антифрикционным цинковым сплавом ЦАМ 9-1,5. Для лучшего удержания заливки в полках ползуна сделаны сверления, которые заполняют сплавом.
Заливку ползуна сплавом ЦАМ 9-1,5 обычно производят с так называемым металлургическим способом крепления. После соответствующей очистки и подготовки полки ползуна погружают в ванну с расплавленным цинком с температурой 500—550°С и таким образом оцинковывают поверхности полок. После оцинковывания при помощи предварительно подогретой формы ползун заливают сплавом, нагретым до температуры 450—480°С.
Корпус ползуна 1 соединен со скалкой поршня клином 5. С поршневым дышлом ползун соединен валиком 7. Во внутренней стенке ползуна валик имеет конусную посадку, а с наружной стороны закреплен конусной разрезной втулкой 4, корончатой гайкой 6 и штифтом 11. Однако при ремонте заводской валик заменяют унифицированным, изображенным на рис. 131.

Соединение ползуна с передней головкой шатуна осуществлено при помощи игольчатого подшипника 12. Внутреннее кольцо подшипника запрессовано на валик 7, наружное — в головку дышла. Поперечное перемещение подшипника ограничивается боковыми приставочными кольцами 3. Между внутренними стенками ползуна и головкой шатуна поставлены армированные шайбы 2, предохраняющие эти детали от трения. Со стороны головки дышла эти шайбы имеют латунную наплавку толщиной 2 мм.

Валик ползуна сделан полым, что облегчает его, а образовавшуюся полость используют для заполнения смазкой. С внутренней стороны эта полость закрыта пробкой 14, которая удерживается пружинным кольцом. С наружной стороны в валик завинчен штуцер 8 с масленкой 9 для твердой смазки и приварной шайбой 10, предотвращающей попадание грязи в полость валика. Для подачи смазки к игольчатому подшипнику в валике 7 и внутреннем кольце подшипника просверлены радиальные отверстия. Прилив нижней части ползуна имеет конусное отверстие, в которое вставлен палец 13 поводка маятника.
Ползун паровоза П36 по своим конструктивным формам мало отличается от ползуна паровозов Л и ЛВ. Однако у ползуна паровоза П36 верхние рабочие плоскости выполнены в виде отъемной поползушки, которая присоединяется к корпусу шестью коническими болтами. Для прочности соединения в корпусе сделан паз в виде ласточкина хвоста, куда входит соответствующей формы хвостовик поползушки.

Такая конструкция дает возможность отнимать попол-зушку для ремонта, не снимая всего ползуна. Трущиеся поверхности поползушки заливают антифрикционным сплавом ЦАМ. 9-1,5, обеспечивающим высокую износоустойчивость. В отличие от паровозов Л и ЛВ соединение пальца с тягой поводка маятника на паровозе П36 осуществлено при помощи двух однорядных игольчатых подшипников, внутренние кольца которых посажены на цапфу пальца, а наружные — в головку тяги.
Игольчатый двухрядный подшипник № 884724 для соединения ползуна с шатуном (рис. 134) имеет внутреннее кольцо 1, которое надевают на валик ползуна после подогрева в масле до температуры 100°С с натягом 0,03—0,04 мм, иглы 2 диаметром 5 мм и длиной 50 мм (182 шт.), наружное кольцо 3, запрессованное в головку шатуна, промежуточное кольцо 4, установленное между рядами иголок, и боковые приставочные кольца 5, удерживающие иголки в корпусе подшипника. Иглы подшипника изготовлены из стали марки ШХ6, остальные детали — из стали марки ШХ15. Все детали подшипника закалены.
Корпус ползуна отлит из стали марки 25ЛШ или 25ЛП, валик ползуна и палец поводка изготовлены из стали марки 40 или 40У, такие детали, как клин, конусная втулка и гайка валика,— из стали марки Ст5.

Параллель паровозов Э, СО, ТЭ, Е^а и др. представляет собой балку прямоугольного или двутаврового сечения (рис. 135).

Передним уширенным концом параллель опирается на прилив 1, сделанный в задней цилиндровой крышке, и прикреплена к нему двумя болтами 2. Задним концом она прикреплена двумя болтами 3 к кронштейну 4, установленному на параллельной раме. Среднюю рабочую часть параллели шлифуют, остальную обрабатывают более грубо. При установке на ползуне боковых вкладышей выемки в нерабочей части параллели заделывают приваркой наделков и производят чистовую обработку боковых поверхностей. Кроме того, на параллели устанавливают масленку, от которой проводят трубки на боковые плоскости параллели или подводят смазку от централизованной системы. В месте крепления параллели к цилиндровой крышке и к кронштейну ставят набор сменных прокладок 5 толщиной от 0,2 до 1 мм. Чтобы дать возможность параллели при нагревании удлиняться, отверстия в заднем конце делают овальными.

При двухплоскостном симметричном ползуне с каждой стороны паровоза ставят по две параллели. На паровозе Су установлены специальные балки, к которым прикрепляют болтами собственно параллели.

Многоплоскостная параллель паровоза ФД состоит из двух половин, которые соединены между собой десятью болтами. В каждой половине профрезерованы и отшлифованы два паза, образующих рабочие плоскости параллели. По этим плоскостям скользят рабочие плоскости ползуна. Передним концом при помощи двух болтов параллель прикреплена к приливу передней цилиндровой крышки, а задним — также двумя болтами к параллельной раме.

Смазывание рабочих плоскостей параллели осуществляется от фитильной масленки, установленной на параллели, а также от пресс-масленки. Для подвода смазки от пресс-масленки посередине параллели сделано вертикальное отверстие, от которого идут наклонные каналы на каждую ее половину, кроме того, просверлены смазочные отверстия в полках параллели.

В многоплоскостной параллели за счет увеличения числа плоскостей увеличена поверхность трения и, следовательно, уменьшено удельное давление. Это позволило применить взамен бронзовых вкладышей более мягкую заливку ползуна и снизить износ параллелей по сравнению с другими типами.

Параллель паровоза Л (рис. 136) изготовлена цельной и в отличие от параллели паровозов ФД имеет один профрезерованный паз. До последнего времени параллель паровоза Л сзади жестко прикрепляли болтами к кулисному кронштейну (прикрепленному к параллельной раме), а впереди при помощи скобы крепили к приливу задней цилиндровой крышки таким образом, чтобы она могла скользить в скобе. При такой конструкции наблюдалась выработка параллели в передней части, в ней появлялись тоещи-ны, а также часто обрывались болты.

На паровозах Л, построенных начиная со второй половнны 1952 г., передний конец параллели (см. рис. 136) прикреплен к цилиндровой крышке неподвижно тремя болтами диаметром 38 мм. Задний конец имеет овальные отверстия и укреплен двумя болтами диаметром 45, мм. Смазывание производят из фитильной масленки, приваренной к параллели, и от пресс-масленки.

Параллель паровоза ЛВ по конструкции аналогична параллели паровоза Л, однако она сделана разъемной и состоит из частей, соединенных восемью болтами. Это создает удобства при ремонте параллели. Параллели паровозов Л и ЛВ в настоящее время унифицированы и изготовляют разъемными.

Параллель 2 паровоза П36 в сечении имеет такую же форму, как и параллель паровоза Л. Она изготовлена не цельной, а из трех частей (среднего бруса и двух боковых щек), соединенных восемью болтами. Средний ярус параллели подвергают электрозакалке. Укрепляют параллель своей средней частью только к параллельной раме (балке), установленной на главной раме паровоза, и не имеет связи ни с задней цилиндровой крышкой, ни с кулисным кронштейном. Это позволяет легко снимать заднюю цилиндровую крышку без разборки параллели.

Одним из преимуществ конструкции многоплоскостной параллели является то, что ползун после отсоединения от ведущего дышла и поршня может быть сдвинут назад и снят с параллели без ее разборки. Длина поршневых скалок паровозов Л, ЛВ последних выпусков позволяет при снятой передней крышке цилиндра и разъединении ползуна с дышлом выдвинуть поршень из цилиндра без разборки соединения скалки с ползуном. Это значительно облегчает осмотр и смену поршневых колец.

Параллели устанавливают строго параллельно оси цилиндров; продольные оси их должны лежать в вертикальной плоскости осей цилиндров. Регулирование установки параллелей производят добавлением или удалением сменных прокладок в местах укрепления параллелей. Изготовлены параллели из стали марки 40, 35 или Ст5.

В процессе работы паровоза вследствие трения в рабочих плоскостях вкладыши или заливка ползуна и параллель изнашиваются и зазор между ползуном и параллелью постепенно увеличивается. Увеличение этого зазора допускается до определенных пределов. Уменьшение зазора производят при двухпараллельном ползуне добавлением прокладок в местах крепления параллелей, при однопараллельном ползуне установкой прокладок под вкладыши ползуна, при многоплоскостном ползуне перезаливкой сплава на рабочих поверхностях ползуна.

Сила, возникающая от давления пара на поршень и действующая по скалке, по закону механики разлагается на две: направленную вдоль ведущего дышла и вертикальную, которая прижимает ползун к параллели. При переднем ходе паровоза вертикальная сила будет направлена вверх и в однойараллельном ползуне будет прижимать нижний вкладыш к нижней рабочей плоскости параллели. При работе паровоза на задний ход наблюдается обратное: вертикальная сила будет направлена вниз и к параллели будет прижиматься верхний вкладыш.