Сергей Григорьев - Паровоз

Пользуясь этими размерами и общим видом кулиссы Гейзингера (нижняя часть рис. 11), не трудно построить из картона модель описанной части парораспределения нашего паровоза, — она называется «эксцентриком опережения». Теперь посмотрим, как достигается кулиссой Гейзингера увеличение впуска пара, т.-е. увеличение «отсечки», и перемена хода машины. Для достижения этого мы занимаем движение от ведущего колеса, устанавливая на нем особый, кроме ведущего, кривошип . Если вы приобрели некоторый навык в делании подвижных рисунков, то для вас, я думаю, не трудно будет изготовить еще один чертеж паровозной машины, при чем цилиндр и поршень, золотниковая коробка и золотник пусть останутся прежние, а маятник сделайте с серьгой и присоедините его к отростку крейцкопфа, приклеив к концу штока под прямым углом вниз кусочек бумаги. Лучше, если вы вырежете движущиеся части вашей модели из картона. Затем на линии цилиндра отметим положение центра колеса. Чем дальше будет колесо от цилиндра, тем правильнее будет работать модель. Достаточно поместить центр колеса на расстоянии от левого крайнего положения поршня равном четырем или пяти ходам поршня. Самого колеса и ведущего кривошипа пока не стоит делать, но будем, не забывая, думать, что они есть. Пусть кружок бумаги поперечным размером в 160 миллиметров будет изображать среднюю часть колеса; мы его приколем в центре кнопкой к рисунку в месте, намеченном для оси колеса. Вслед за тем нам надо задаться наибольшим размахом золотника или его наибольшим ходом, — чтобы обеспечить полное открытие золотником впускных и выпускных каналов. Допустим, что на нашем чертеже для этого золотник должен иметь наибольший ход в 70 миллиметров.

Для вас, после знакомства с кривошипным механизмом, должно быть ясно, что перемещение в 70 миллиметров в обе стороны мы можем сообщить золотнику от кривошипа длиною в 35 миллиметров. Отмерим на кружке, который мы утвердили на месте паровозного колеса, от центра 35 миллиметров, проколем в конечной точке отмеренной длины кружок кнопкой острием вверх, это и будет необходимый нам золотниковый кривошип. Мы можем его соединить с золотниковым штоком длинной штангой, но она была бы при своей длине или тяжелой, если мы захотим ее сделать прочной и несгибаемой, или зыбкой, если мы ее сделаем легкой и тонкой. Кроме того, такое прямое соединение из-за того, что золотник находится высоко над цилиндром, причинит неравномощность движений золотника, или несимметричность парораспределения, как мы говорили раньше. Попробуйте сделать такое соединение полоской картона, поверните несколько раз сделанный вами кривошип, и вы легко убедитесь, что действительно прямое соединение кривошипа с золотником искажает парораспределение. Поэтому мы должны передать движение золотнику от устроенного нами кривошипа при помощи вспомогательных рычагов. Зная свойство рычагов, вы сумеете сделать это подобно тому, как мы этого достигли с маятником, обеспечивающим «линейное опережение». Попробуйте это сделать, разъединив временно золотниковый шток с маятником. При этом надо помнить, что поршень у нас приводит во вращение колесо при помощи шатуна и кривошипа, — мы их не сделали потому, что на подвижном рисунке трудно насадить два кривошипа (они бы мешали один другому). Помня об этом, мы поймем, что устроенный нами кривошип приводится в движение от главного ходового (или ведущего) кривошипа, и потому нам надо выбрать толково взаимное расположение двух кривошипов — ведущего и кулиссного (золотникового). Без дальних слов скажем, что оба эти кривошипа устанавливаются на ведущем колесе почти под прямым углом один к другому , т.-е. на расстоянии почти четверти оборота колеса. Значит, когда поршень находится в одном из крайних положений в цилиндре, а кривошип в одной из мертвых точек, — тогда кулиссный кривошип находится или в верхней или в нижней точке и, стало-быть, соединенный с ним золотник — в середине своего движения. Такое расположение обеспечивает впуск и выпуск пара золотником. Зная это, вы можете попробовать свою способность к изобретению. Разрежьте чрезмерно длинный шатун, нужный нам для соединения кривошипа с золотником, посередине. Потом при помощи промежуточного рычага передайте движение от кривошипа золотнику посредством половинок разрезанного шатуна. Решить эту задачу можно разными способами. Я расскажу, как это сделано в кулиссном механизме Гейзингера. Тут введением между двумя штангами, соединяющими кривошип с золотником, промежуточного рычага особой формы, решена не только задача равномерного перемещения золотника; этот промежуточный рычаг, называемый кулиссой ( Qна рис. 11), дает еще возможность менять ход паровоза с переднего на задний и обратно, а также и изменять по желанию наполнение цилиндра машины свежим перегретым паром. В кулиссе проделан по дуге круга прорез; выгнутой своей стороной кулисса обращена назад к кривошипу ведущего колеса (на рис. 11). Кулисса прилажена к раме паровоза так, что она качается около своей средины и стало-быть есть двуплечий рычаг. Кулисса получает движение от кулиссного шатуна В, соединяющего ее нижний конец с парораспределительным кривошипом. Чтобы кулисса совершала одинаковые качания вправо и влево, кулиссный шатун должен быть достаточной длины. Его примерные размеры определяют следующим способом. Если мы хотим от кулиссы получить размахи золотника, то они не могут быть больше расстояния между двумя крайними положениями нижнего или верхнего конца кулиссы; это же расстояние, примерно, вдвое больше длины кулиссного кривошипа. Так мы в начале и предполагали, наметивши занять от него движение.

Кулисса соединяется с золотником. В дуговом прорезе кулиссы может передвигаться «кулиссный камень». Это стальная штука с закрайками, обработанная так, что она входит плотно в разрез и держится в нем закрайками. В кулиссный камень вделан палец для шарнирного соединения с золотниковой тягой ( N). Длина золотниковой тяги точно равна радиусу дуги кулиссы . Иными словами говоря, это значит, что линию прореза мы получим, если закрепим один конец золотниковой тяги, а в середину отверстия, надеваемого на палец кулиссного камня, укрепим карандаш острием вниз. Ведя теперь за конец тягу, начертим на подложенном листе или доске часть круга — дугу; она должна точно совпадать с дугой, которую начертил бы, двигаясь в своем прорезе, кулиссный камень, карандашом, укрепленным на оси его пальца. Теперь нам остается только найти место на штоке золотника для соединения с ним свободного конца золотниковой тяги. Для этого устанавливаем главный кривошип в положение среднее между двумя мертвыми точками, т.-е. в самом верхнем или нижнем положении. В это время крейцкопф займет, примерно, среднее положение, и соединенный с ним маятник линейного опережения висит отвесно. Кулиссный камень с надетой на его палец золотниковой тягой установим как раз в середине прореза кулиссы над осью, вокруг которого кулисса вращается. Сама кулисса при таком положении крейцкопфа должна занять одно из своих крайних положений, так как кулиссный кривошип будет на мертвой точке и отклонит кулиссной тягой (шатуном) нижний конец кулиссы вправо, если ведущий кривошип находится в нижнем среднем положении, и влево в противном случае. Установив так механизм, мы двигаем золотниковую тягу вокруг ее кулиссного шарнира до той поры, пока она не ляжет своим концом на верхнюю часть маятника над тем местом, где к нему прикреплен шарниром золотниковый шток. В этом месте маятника мы и соединим его шарниром с концом золотниковой тяги, идущей от кулиссы. На рисунке 13 показано такое соединение кулиссного кривошипа посредством кулиссы и золотниковой тяги с золотником. При этом на чертеже мы изображаем не внешние очертания частей механизма, не вид их, а только существенные для нас размеры .