Сергей Григорьев - Паровоз

Рис. 9.

При своем движении золотник попеременно впускает пар каналами D, Dто в правую, то в левую половину цилиндра. Размеры золотника так подогнаны, что если впускается пар в правую (переднюю) сторону цилиндра, то левая (задняя) сторона цилиндра сообщается с выпускным окном и, наоборот, если пар впускается в левую сторону цилиндра, то правая сообщается с выпускным окном.

Рабочая сила пара, или, правильнее говоря, «запас энергии», заключенный в нем, зависит от его объема и давления. Пар, обладающий давлением, стремится расшириться и расширяясь, производит работу. Расширение пара происходит в паровом цилиндре. Чтобы лучше проследить то, что происходит в паровом цилиндре и золотниковой коробке при работе машины паровоза, я советую вам сделать следующее. Перечертите на лист бумаги, размером 30–25 сантиметров, рисунок 9 разреза машины и соблюдите указанные на нем размеры в миллиметрах. Особенно важно при этом, чтобы расстояние средин паровых каналов D, Dот средней линии, делящей рисунок на левую и правую половину, было точно такое, как указано на рисунке, т.-е. 47 миллиметров. Затем отдельно из листка плотной бумаги вырежьте силуэт золотника на золотниковом штоке, соблюдая размеры в миллиметрах, указанные на рисунке 10, и также силуэт поршня парового цилиндра размерами 110 миллиметров в высоту и 25 миллиметров в ширину. Чтобы понять отношение этих силуэтов поршня и золотника к их виду в натуре, можно при помощи веревочки, продернутой по их оси, покрутить каждый из этих силуэтов, — и вы увидите легкий очерк тела и поршня, и золотника. А самые силуэты рисуют их «в разрезе». Эти два силуэта мы можем накладывать на рисунок «разреза» паровой машины в разных местах так, как будто золотник и поршень движутся на самом деле. Теперь у нас в руках подвижный рисунок или, как говорят, «модель»; с помощью ее мы можем проследить взаимные положения поршня и золотника при их рабочем движении. Мы будем различать в работе машины такие части (или, как говорят, «периоды») действия пара в цилиндре.

А. Пусть поршень находится в крайнем правом положении, обозначенном на рисунке 9 цифрой I. При этом положении поршня золотник должен быть так сдвинут от своего среднего положения, чтобы открыть доступ свежего пара из пространства между своими поршеньками в правый паровпускной канал. Заметим при этом, что поршень не прикасается к крышке цилиндра, а несколько до нее не доходит. Это пустое пространство в старых машинах старались сделать как можно меньше, считая его вредным — почему, вы сейчас узнаете. Свежий пар, входя каналом Dв это пространство, расширяется и, давя на поршень, толкает его на нашем чертеже влево . Золотник в это время держит окно открытым, двигаясь вправо . Значит, в начале хода поршень и золотник движутся в разные стороны.

Рис. 10. Силуэт золотника паровоза «С».

Вспомним, что мы пользуемся для нашей машины перегретым паром. Он содержит в себе столько тепла, как только может выдержать, не сгорая, смазка. Проследите теперь путь пара, несущего тепло. Регулятор в сухопарнике открыт. Влажный пар по жаровой трубе устремляется в трубки перегревателя и расширяется, как бы ища выхода. По паровой трубе он поступает в золотниковую коробку между поршеньками золотника, а отсюда через паровпускной канал во «вредное» пространство цилиндра. Поршень уступает давлению пара, и свежий пар занимает освобожденный поршнем объем. Так образуется в паропроводе нашей машины поток пара. К сожалению, он на пути своём уже утратил часть своей работоспособности по двум причинам; стенки трубок, золотниковой коробки и цилиндра, штоки поршня и золотника, нагреваясь сами, отдают это тепло наружу; если в собирателе пара из отдельных трубок перегревателя он имеет нагрев до 320°, то в самом цилиндре температура пара будет всегда несколько ниже: часть тепла мы безвозвратно потеряем; кроме того на пути из сухопарника в цилиндр пар неизбежно мнется , так как ему приходится протекать с трением через узкие отверстия разного просвета и менять направления своего течения. Вы спросите, куда же девается при мятии пара его сила. Если вам покажут вскрытый цилиндр старого, долго работавшего паровоза, то вы увидите, что каналы, по которым протекал рабочий пар, «разработаны», т.-е. расширены, покрыты продольными бороздами, изменили приданную им ранее при постройке паровоза форму. Это сделал пар. Он длительным своим действием оказался способным разрушать форму , приданную стали и чугуну, — столь прочными, что на станках для резцов при их обработке приходится употреблять самые твердые сорта инструментальной стали. Так же срабатываются и крутые повороты труб и трубок паропровода и пароперегревателя, почему все эти колена делаются с утолщенными стенками. Можно сказать так, что пар ищет везде слабины , чтобы через них прорваться, а мы конструкцией предписываем ему определенный путь — из котла в машину. Когда в ее цилиндре пар выдвинет поршень достаточно , наступает второй период действия пара в цилиндре.

Б. Мы можем сказать «достаточно» в любой момент движения поршня под давлением свежего пара — и произвести отсечку . Допустим, что мы хотим наполнять цилиндр свежим паром только до половины хода поршня, до тех пор, пока, он не займет положения, указанного на поршне цифрой два. Это будет наполнение в половину, или 50 %. В этот момент золотник должен, переменив направление своего движения и двигаясь вслед поршню, закрыть правый паровпускной канал внутренней кромкой своего правого поршенька; это и называют отсечкой пара. Период впуска пара окончился, наступил период расширения . Поставьте в это положение поршень и золотник на нашем подвижном рисунке и взгляните на левую сторону его, где изображена одинаковая (симметрическая) с правой левая часть машины. Вы увидите, что левый поршенек золотника настолько сдвинут вправо, что паровпускной канал открыт в сторону левой камеры золотниковой коробки; поэтому левая часть цилиндра через канал, открытый золотником, сообщена с выпускным окном ( С) — левой стороны золотниковой коробки, а через него с выпускной, или «выхлопной» трубой, оконченной конусом под дымовой трубой паровоза; стало-быть левая часть цилиндра соединена с атмосферой (наружным воздухом), и давление в ней равно атмосферному — одной атмосфере; между тем с правой стороны цилиндр до половины занят свежим перегретым паром с давлением около 11 атмосфер и температурой около 300°.