Файл: Хмелевский А.В. Паровоз. (Устройство, работа и ремонт) учебник для техн. шк. ж.-д. трансп.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 223

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Число оборотов колеса при скорости 50 км/ч составит: в 1 ч

50-1000 = 1П0Д61Г5: оо/ч;« - , „

4,71

сек

10 615

2,8

об/сек.

60-60

 

 

Работа за 1 сек (мощность) составит 76 432-2,8 =214010 кГм/сек,

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

214010:75 = 2853 л. с.

§ 63. СИЛА ТЯГИ и К. П. Д. ПАРОВОЗА

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

Внутренние силы, возникающие при движении паровоза в дви­ жущем и парораспределительном механизме, тяговых и сцепных приборах, взаимно уравновешиваются. По закону механики внут­

ренняя сила не может вызвать перемещение

центра

тяжести те­

ла. Движение паровоза может вызвать только

внешняя сила, ис­

ходящая от постороннего тела.

 

 

Каким же образом появляется эта внешняя

сила?

В результа­

те действия вращающего момента, передаваемого от машины к опи­ рающемуся колесу, в точке касания возникает горизонтальная си­ ла, направленная от колеса к рельсу и стремящаяся переместить рельс в направлении, противоположном движению. Однако вследствие противодействия неподвижно укрепленного рельса воз­ никает равная указанной выше силе горизонтальная сила от рельса к колесу (горизонтальная реакция рельса), но направлен­ ная в сторону движения. Она и является той силой, с которой коле­ со упирается в рельс и непрерывно как бы отталкивается от него.

Эта внешняя сила,

приложенная

от рельсов

к движущим

коле­

сам паровоза в

направлении его движения,

называется

с и л о й

т я г и на ободе

колес, или к а с а т е л ь н о й с и л о й

т я г и . Ее из­

меряют

в килограммах

и обозначают FK.

 

колеса

в по­

Но

для превращения

вращательного

движения

ступательное движение

по рельсу

необходима

еще так называе­

мая с и л а с ц е п л е н и я , , т. е. сила

трения

между колесом и рель­

сом в точке их соприкосцовения.

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 вра­ щаться на месте (боксовать), паровоз не будет перемещаться.

Сила сцепления создается за счет нагрузки на колеса парово­ за, а также за счет веса самих колес. Чем больше нагрузка на ко­ лесо 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 с ц е п н о й

в е с п а р о в о з а .

Помимо того,

что

силу сцепления определяет

величина нагрузки

на колесо, она зависит также от состояния соприкасающихся по­ верхностейколеса и рельса. При сухих рельсах сила сцепления составляет приблизительно 0,20—0,30 нагрузки на колесо. Отноше­ ние касательной силы тяги, реализуемой паровозом перед началом

боксования,

к его

сцепному весу называется

к о э ф ф и ц и е н т о м

с ц е п л е н и я

ty.

 

 

 

 

При влажных,

покрытых водой, снежными осадками или мас­

лом

рельсах

сила

сцепления

(коэффициент

сцепления)

снижает­

ся,

что вызывает

боксование

паровоза, а последнее в

свою оче­

редь вызывает быстрый износ бандажей движущих колес и рас­

стройство отдельных

узлов

паровоза.

Во избежание боксования

иногда искусственно увеличивают

силу сцепления путем

подачи

под колеса сухого песка. Для этого

на паровозе установлена песочница, наполненная сухим песком.

Сила

тягипаровоза

затрачивается

на

передвижение

поезда,

т. е. на преодоление возникающих при

его

движении сопротивле­

ний. Эти

сопротивления

появляются в результате трения

между

бандажами колес и рельсами, осями и подшипниками, между тру­ щимися деталями движущего и парораспределительного механиз­ ма паровоза, ударов на стыках рельсов и др. Кроме того, при дви­ жении поезда по подъему, в кривых участках пути и при трогании с места возникают дополнительные сопротивления. Величина со­ противления зависит от веса поезда; чем больше вес, тем больше

сила сопротивления. С и л у

с о п р о т и в л е н и я в

килограммах,

приходящуюся

на единицу (1

j )

паровоза

или состава, называют

у д е л ь н о й .

 

 

 

 

 

Машинист

паровоза может

изменять

величину

силы тяги и

скорость движения поезда, поэтому сила тяги является управля­ емой силой. Силы же сопротивления, зависящие от веса поезда, профиля пути и других условий, не могут быть управляемыми машинистом. Необходимо выяснить, чем же определяется величи­ на силы тяги, которая может 'быть реализована паровозом.

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

Если, например, у паровоза с мощным

котлом

и

соответству­

ющими 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 слу­

чае не будет полностью использована. При малой же

паропроиз-

водительности котла сила тяги паровоза будет ограничена по кот­

лу. Поэтому, кроме касательной силы

тяги, различают

еще силу

тяги по котлу,

силу тяги по

машине

и силу тяги по

сцепному

весу.

 

 

 

 

С и л а т я г и

п о к о т л у

представляет собой касательную си­

лу тяги, ограниченную паропроизводительностью котла, которая зависит от размеров поверхности нагрева и форсировки котла. Форсировка котла в свою очередь зависит от площади колосни­

ковой

решетки, ее форсировки,

от теплотворной способности топ­

лива,

а

также

от умения

паровозной бригады вести

отоп­

ление.

 

 

 

 

 

 

 

С и л а

т я г и

по м а ш и н е ,

которую

также

называют индика­

торной

силой тяги Fi, определяется размером

и количеством ци­

линдров,

ходом

поршня, давлением

пара,

диаметром

движу­

щих колес, а также величиной отсечки.

 

 

 

Касательная сила тяги FK будет несколько меньше индикатор­ ной, силы тяги F{, ввиду того, что при передаче последней на обод колеса будут иметь место потери на трение поршня о стенки ци­ линдра, ползуна о параллели, скалки в сальнике, пальцев в под­

шипниках

и т. д. Эти потери

при расчетах обычно

учитываются

механическим коэффициентом

полезного действия

машины г\м.

С и л а

т я г и по м а ш и н е , 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

па­

ровоза. Для 'того чтобы паровоз

не

боксовал,

касательная

сила

тяги не должна быть больше силы

сцепления

колес с

рельсами.

Сила тяги паровоза по котлу,

машине и сцеплению в зависи­

мости от скорости при различных

форсировках

котла

и отсечках

определяется по так называемой

т я г о в о й х а р а к т е р и с т и к е

(диаграмме), которая строится на основании данных тягово-тепло- технических испытаний паровоза. Сила тяги паровоза может быть получена ориентировочно и расчетным путем.

Преобразование тепловой энергии топлива в механическую работу движущих колес паровоза сопровождается большими по­

терями. В топочном процессе при сжигании топлива

имеют мес­

то потери: от механической неполноты сгорания, от

химической

неполноты сгоратшя, с отходящими газами

и от внешнего охлаж­

дения. Эти потери составляют 25—50%.

 

 

Отношение количества тепла, полезно

использованного для

приготовления пара, ко всему количеству тепла, которое выделя­ ется при полном сгорании топлива, называют коэффициентом полезного действия (к.п.д.) котла (брутто). Коэффициент полез-

6-9059

161

ного действия

котла

брутто учитывает

расход

тепла для приго­

товления

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

макси­

мальное 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. Боль­

ше всего теряется тепла с отработавшим

паром

(35—55%). Име­

ются также потери от утечек

пара, от внешнего охлаждения ци­

линдров и от трения в шарнирах механизмов. Поэтому к. п. д. па­ ровой машины равен лишь 0,1—0,12. Таким образом, в результате перечисленных выше больших потерь, к. п. д. паровоза весьма ни­ зок и в условиях эксплуатации составляет 0,06—0,07, или 6—7%.

Г л а в а 12

ПАРОВЫЕ ЦИЛИНДРЫ, ПОРШНИ И ЗОЛОТНИКИ

§ 64. КОНСТРУКЦИЯ ЦИЛИНДРОВ

На паровозах применяют следующие типы паровых цилинд­ ров: индивидуальные, блочные и цельнолитые с рамой.

Индивидуальный паровой цилиндр — модернизированный ци­ линдр 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,

Рис.

113. Цилиндр

паро­

 

возов

Э

и СО:

/ — цилиндр;

2 — отверстие

д л я

проверки

установки зо ­

лотников;

 

3 — золотниковая

камера;

4— отверстие

д л я

подвода

смазки

к

золотни­

ку;

5 —

патрубок

паро­

впускной

трубы;

 

б—патру­

бок

паровыпускной

трубы;

7 — золотниковая

 

втулка;

8 — золотниковая

 

крышка;

9

—

паровпускной

 

канал;

10 — привалочный

 

ф л а н е ц :

/ /

— цилиндровая

 

крышка;

12 — ф л а н е ц

д л я

укрепления

крышки;

13 — отверстие д л я

подвода

смазки

в

цилиндр;

14 — отверстие

д л я

 

спуска

конденсата

из

золотнико-

11

 

 

вой

камеры

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Смотрите также файлы