Паровози, принцип їх будови і роботи

Паровоз— це найбільш простий і надійний локомотив, який використо­вує дешеве паливо (вугілля, дрова, мазут), разом з тим найменш ефективний, має коефіцієнт корисної дії 7-8%, а також обмеження потужності котла.

Паровоз складається з трьох основних частин:

• парового котла, в якому вода перетворюється в пару високого тиску;

• парової машини, в якій тиск пари перетворюється в механічну енергію;

• екіпажу, що об'єднує окремі частини паровоза і створює силу тяги.
До паровоза причіплюють тендер, який перевозить певний запас води,

палива, піску і мастил.

o Рис. 4.70. Паровоз П36

Паровийкотел (рис. 4.71)— найбільш об'ємна частина паровоза, скла­дається з таких трьох частин:

• топки— задньої частини, що прилягає до кабіни машиніста, в ній зго­ряє паливо і тепло передається від вогню воді; топка має дві стінки:

а) внутрішню, що утворює так звану вогневу коробку;

б) зовнішню, що утворює кожух, ізолюючи теплові процеси від
зовнішнього середовища.

• циліндричної частини— середньої частини, де продовжується переда­
ча тепла від розігрітих газів воді, що наповнює цю частину; циліндрич­
ну частину утворюють металеві листи, згорнуті в барабани, передня
трубна решітка і задня стінка, сполучені між собою димогарними і жа­
ровими трубами, якими проходять гарячі гази і віддають тепло воді;
у верхній частині над одним із барабанів розміщений сухопарник (па­
ровий ковпак), де збирається суха пара і через пароперегрівачі по­
дається в парову машину;

• димовоїкоробки — передньої частини, яка витягує з топки гази, дим і
викидає їх через димову трубу в атмосферу.

Гази у вогневій коробці нагріваються до температури 1000-1400 °С, в димовій коробці після віддачі тепла воді вони мають температуру 300-400 °С, пара в циліндричній частині має температуру біля 200 °С, а після підігрівання в сухопарнику - 350-400 °С.

Парова машина(рис. 4.72) складається з циліндрів, в середині яких розміщені поршні, що поділяють циліндр на дві робочі порожнини — зад­ню і передню. Пара з котла впускається поперемінно в ці порожнини і ру­хає поршень із одного крайнього положення в інше. Ці рухи поршня пере­даються штоком на повзун. Прямолінійно-зворотні рухи повзуна за допо­могою шатунно-кривошипного механізму перетворюються в обертальний рух колеса паровоза.

Шатунно-кривошипний механізм складається із шатуна або поршне­вого дишла, який шарнірно з'єднується з повзуном, і кривошипа, відлито­го разом з центром колеса.

Парова машина має паророзподільний механізм для впускання і випу­скання пари, регулювання наповнення циліндрів парою, зміни напрямку руху паровоза.

Б — задня порожнина циліндра; R — довжина кривошипа

Екіпажна частина паровоза складається з таких вузлів:

· рами, що є основою для котла і парової машини;

· візків, або коліс;

· букс і ресор.

Бігункові (спереду) і підтримуючі (ззаду) колісні пари сприймають на себе частину ваги паровоза. Букси передають навантаження на колісні цари.

Ресорне підвішування передає навантаження від рами на букси і пом'якшує поштовхи, що виникають між колесами і рейками. Між бігун-ковими і підтримуючими колесами розташовані рушійні (тягові) колісні пари, зв'язані з паровою машиною. Найбільша сила тяги паровоза визна­чається силою зчеплення з рейками тягових коліс. Чим більше цих коліс і чим більша маса локомотива, тим більша сила тяги.

В тендері розміщуються запаси палива, води, піску і мастил, установ­люється механізм, що подає в топку вугілля або мазут. Запас має забезпе­чувати рух паровоза між екіпіруваннями паливом 250-300 км, водою — 60-100км.

Принцип роботи паровоза можна прослідити користуючись загаль­ною конструктивною схемою цього локомотива на рис. 4.73. В топку 1 па­рового котла за допомогою механічного вуглеподавальника або вручну подається вугілля. Рідке паливо (мазут) подається через спеціальні фор­сунки. Через клапани зольника 2 в топку поступає повітря. Згоряння па­лива відбувається на колосниковій решітці 3, а рідке паливо у вигляді пилоподібної суміші згоряє у вогневій коробці. Згоряння супроводжується виділенням газів і тепла, частина якого тут же нагріває воду через стінку вогневої коробки 4. Далі гази прямують через задню решітку котла 5 в жа­рові 6 (великого діаметра) і димогарні 7 (меншого діаметра) труби. Віддавши тепло через стінку труб на випаровування води в котлі, а також на нагрівання перегрітої пари в елементах пароперегрівача 8, що розміщені в жарових трубах, гази поступають в димову коробку 15 котла і через димову трубу 14 виходять в атмосферу.

В циліндричній частині котла пара збирається у верхній її частині і поступає в спеціальний ковпак 9 (сухопарник) із запобіжником, який спрацьовує під тиском пари вище (12-15)10⁵ Па, щоб котел не розірвався. Насичена пара при відкритому регуляторі 10 поступає в пароперегрівач 12, в якому пройшовши трубками елементів 8, що розташовані в жарових трубах, підсушується і підігрівається до температури 350-420 °С і через камеру перегрітої пари 13 і труби 18 підводиться до циліндрів 20 парової машини. В циліндри пара поступає через золотникову камеру 19 за допо­могою паророзподільного механізму, яким регулюється впуск свіжої пе­регрітої пари в циліндр і випуск відпрацьованої пари в атмосферу. Свіжа

Рис. 4.73. Конструктивна схема паровоза

1 — топка; 2 — зольник; З - колосникова решітка; 4 — вогнева коробка;

5 — задня решітка котла; 6 — жарові труби (великого діаметра); 7 — димогарні

труби (малого діаметра); 8 — елементи пароперегрівача; 9 — сухопарник;

10 — регулятор перегрітої пари; 11 — передня решітка котла; 12 — пароперегрівач; 13 — камера перегрітої пари; 14 — димова труба;

15 — димова коробка; 16 — іскрогасильний пристрій; 17 — конус; 18 — підвідні труби; 19 — золотникова камера; 20 — циліндр; 21 — шатунно-кривошипний механізм; 22 — вісь ведучої колісної пари; 23 — дишло; 24 — вісь зчіпної колісної пари; 25 — канали відпрацьованої пари; К — котел; Μ — парова машина; Ε — екіпажна частина; Τ — тендер.

пара в циліндрі 20 тисне на поршень перемінно то з одного боку, то з дру­гого, приводить у дію поршень і зв'язаний з ним шатунно-кривошипний механізм 21. Останній обертає ведучу вісь 22 і спарені з нею дишлами 23 зчіпні осі 24 інших тягових колісних пар.

Відпрацьована в циліндрах пара каналами 25 підводиться до конуса 17, що розташований в димовій коробці котла на одній вертикальній осі з димовою трубою 14. Виходячи з конуса в димову трубу, пара розріджує димову коробку, створює тягу в котлі, завдяки чому посилюється рух повітря через золотник у топці котла, згоряння палива і, відповідно, паро­утворення.