Парораспределительным механизмом называется устройство, служащее для
осуществления периодического впуска свежего пара в цилиндры паровой
машины и выпуска отработавшего (мятого) пара через пароотводящую трубу и
конус в атмосферу. Он состоит из внутренних органов парораспределения -
золотников, непосредственно управляющих впуском (и выпуском) пара в
цилиндр и внешних органов парораспределения, приводящих в движение
золотники. К последним относятся кулисный и переводный механизмы.
Золотники. На паровозах применяются два типа
парораспределительных золотников - плоские (коробчатые) и цилиндрические
(круглые). Плоские золотники в настоящее время еще применяются на
паровозах старых типов (О, Щ, 234, 137 - широкой колеи и 86-Н, 63-К
узкой колеи), работающих насыщенным паром.
Плоский золотник представляет собой опрокинутую вверх дном бронзовую
коробку с тщательно притертыми полками, которыми золотник скользит по
дну золотниковой коробки (зеркалу).
Для работы машины с расширением пара необходимо, чтобы впуск пара в
цилиндры и выпуск из цилиндров происходил не на всем протяжении хода
поршня. Для этого полки (борты) золотника делаются не равными ширине
паровпускных окон, а несколько шире их (фиг. 117), так, что при среднем
положении золотника каждая из его полок не только закрывает свое окно,
но и перекрывает его еще на некоторую величину как с одной, так и с
другой стороны. Напуски полок золотника, перекрывающие паровые окна,
называются перекрышами золотника. Величина, па которую полка золотника
перекрывает окно со стороны впуска свежего пара, называется перекрышей
впуска и обозначается буквой е.
Величина, на которую полка золотника перекрывает окно со стороны выпуска
отработавшего пара, называется перекрышей выпуска и обозначается буквой
1.
Перекрыша выпуска всегда меньше перекрыши впуска. Это делается для
избежания чрезмерного сжатия пара в конце хода поршня и обеспечения
заблаговременного выпуска пара до момента прихода поршня в мертвое
положение.
Для облегчения перетекания пара в цилиндры при открытом золотником окне,
ширина плоского золотника делается как можно большей, даже больше его
длины. Однако при малых степенях наполнения, когда ход золотника
невелик, открытие
паровых окон бывает малым (8-12 мм). Вследствие этого через узкую щель
окна в цилиндр поступает небольшое количество пара и, кроме того,
создается мятие пара, особенно при больших скоростях, что ведет к
понижению экономичности машины. Для обеспечения
возможно большего поступления в цилиндр пара при небольших степенях
наполнения, в теле золотника делается дополнительный канал. Канал
располагается так, что открывается в тот момент, когда золотник
открывает основной паровпускной канал в золотниковом зеркале. Тогда
находящийся в золотниковой камере пар, пройдя со стороны переднего окна
по дополнительному каналу и (фиг. 118), начнет поступать в заднее окно.
Выгода применения канала более заметна при малых степенях наполнения,
чем при больших, так как при больших степенях наполнения (0,6-0,7)
открытие капала уменьшается вследствие захода его другого конца па край
перемычки между окнами золотникового зеркала.
Плоский золотник под давлением пара, впускаемого в золотниковую коробку,
прижимается к зеркалу. На передвижение его по зеркалу затрачивается
около 3% мощности, развиваемой паровозом. Большая сила трения вызывает
износ золотников и зеркал. Для устранения быстрого износа золотника и
уменьшения потери мощности паровоза применяются, так называемые,
уравновешенные золотники, при применении которых сила трения между
золотником и зеркалом уменьшается примерно на 50-75%.
На фиг. 118 изображен уравновешенный золотник паровоза серии О". На
цилиндрический выступ верхней части золотника пасажены два
чугунных компенсационных кольца 3 и 4, тщательно притертых друг к другу.
Внутреннее кольцо 3 разрезное, с зазором в разрезе около 1 мм, наружное
кольцо 4 цельное. Верхний выступ 2 золотника обтачивают по шару и к нему
пригоняют внутреннее кольцо 5, вследствие чего при случайном наклоне
золотника плотность соединения кольца с выступом золотника не
нарушается. В теле золотника по его диагоналям расположены четыре
спиральные нажимные пружины, которые надетыми на них колпачками
прижимают оба кольца 3 и 4 к уравновешивающей плите 6. Плиту в делают в
виде, отдельной детали и соединяют с крышкой 5 четырьмя болтами 7.
На некоторых паровозах вместо двух компенсационных колец поставлено три.
Верхнее стальное кольцо и нижнее чугунное - неразрезные, а среднее
разрезное, пружинящее, сделано в форме чечевичного кольца.
Правильная работа уравновешенных золотников зависит от правильной
установки компенсационной плиты 6. Она должна отстоять от верхней кромки
золотника не более, чем на 4-5 мм, и быть параллельной золотниковому
зеркалу. При несоблюдении этих условий неизбежна поломка пружин 5,
поддерживающих компенсаторные кольца, а затем перекос и излом этих
колец.
Плоские золотники приводятся в движение кулисным механизмом, который
соединяется с золотниковыми рамками, откованными вместе с золотниковыми
скалками (фиг. 119). Во избежание заклинивания золотника в рамке при
расширении его от нагревания, между средней частью золотника и рамкой
делают зазор 0,3 мм в продольном направлении и 0,5 мм на сторону в
поперечном направлении.
Основные недостатки плоских золотников следующие:
1. Даже при наличии разгружающих приспособлений, работа, затрачиваемая
на передвижение их по зеркалу, весьма значительна. Отсюда - быстрый
износ самого золотника и золотникового зеркала, разработка кулисного
механизма, понижение механического к. п. д. паровоза и т. д. Кроме того,
вследствие увеличения трения повышается расход смазки.
2. Трудоемкий ремонт, заключающийся в шабровке поверхностей зеркала и
золотника.
3. При перегретом паре плоские золотники не могут быть применены,
вследствие коробления их от высокой температуры.
4. Изготовляются плоские золотники из дорогой и дефицитной бронзы.
При постройке паровозов серий Нв, Ы, танк-паровозов Т48, длины, чтобы
обеспечить более свободный проход пару.
При постройке паровозов серий Нв, Ы, танк-паровозов Т-48, 155 и других,
вместо плоских были установлены цилиндрические (круглые) золотники (фиг.
120). В настоящее время все паровозы независимо от состояния рабочего
пара оборудуются только серии О". На цилиндрический выступ верхней части
золотника 1 пасажены два чугунных компенсационных кольца 3 и 4,
тщательно притертых друг к другу. Внутреннее кольцо 3 разрезное, с
зазором в разрезе около 1 мм, наружное кольцо 4 цельное. Верхний выступ
2 золотника обтачивают по шару и к нему пригоняют внутреннее кольцо 5,
вследствие чего при случайном наклоне золотника плотность соединения
кольца с выступом золотника не нарушается. В теле золотника по его
диагоналям расположены четыре спиральные нажимные пружины, которые
надетыми на них колпачками прижимают оба кольца 3 и 4 к уравновешивающей
плите 6. Плиту в делают в виде, отдельной детали и соединяют с крышкой 5
четырьмя болтами 7.
На некоторых паровозах вместо двух компенсационных колец поставлено
три. Верхнее стальное кольцо и нижнее чугунное - неразрезные, а среднее
разрезное, пружинящее, сделано в форме чечевичного кольца.
Правильная работа уравновешенных золотников зависит от правильной
установки компенсационной плиты 6. Она должна отстоять от верхней кромки
золотника не более, чем на 4-5 мм, и быть параллельной золотниковому
зеркалу. При несоблюдении этих условий неизбежна поломка пружин 5,
поддерживающих компенсаторные кольца, а затем перекос и излом этих
колец.
Плоские золотники приводятся в движение кулисным механизмом, который
соединяется с золотниковыми рамками, откованными вместе с золотниковыми
скалками (фиг. 119). Во избежание заклинивания золотника в рамке при
расширении его от нагревания, между средней частью золотника и рамкой
делают зазор 0,3 мм в продольном направлении и 0,5 мм на сторону в
поперечном направлении.
Основные недостатки плоских золотников следующие:
1. Даже при наличии разгружающих приспособлений, работа, затрачиваемая
на передвижение их по зеркалу, весьма значительна. Отсюда - быстрый
износ самого золотника и золотникового зеркала, разработка кулисного
механизма, понижение механического к. п. д. паровоза и т. д. Кроме того,
вследствие увеличения трения повышается расход смазки.
2. Трудоемкий ремонт, заключающийся в шабровке поверхностей зеркала и
золотника.
3. При перегретом паре плоские золотники не могут быть применены,
вследствие коробления их от высокой температуры.
4. Изготовляются плоские золотники из дорогой и дефицитной бронзы.
При постройке паровозов серий Нв, Ы, танк-паровозов Т48, длины, чтобы
обеспечить более свободный проход пару.
При постройке паровозов серий Нв, Ы, танк-паровозов Т-48, 155 и других,
вместо плоских были установлены цилиндрические (круглые) золотники (фиг.
120). В настоящее время все паровозы независимо от состояния рабочего
пара оборудуются только цилиндрическими золотниками, являющимися
наиболее уравновешенными, в связи с чем на перемещение их затрачивается
минимальное усилие.
С применением круглых золотников выявилась возможность применения
внутреннего впуска пара, при котором свежий пар не со-
прикасается с крышками золотниковой коробки и не имеет больших потерь
тепла. При этом золотниковые сальники работают при низком давлении
отработавшего пара.
С момента появления перегретого пара на паровозах устанавливались и
испытывались многие конструкции цилиндрических золотников, т. е. с
жестко закрепленными дисками на скалке, и раздвижные золотники системы
И. О. Трофимова.
Нераздвижными цилиндрическими золотниками оборудованы танк-паровозы
широкой колеи Т48, Т48у, Т48м, 9П, 137, 154, 155 и узкой колеи типов
157, 159, ПТ-4, Кч-4, частично ГР и др.
Для создания плотности в ручьи дисков вставлены чугунные
разрезные уплотнительные кольца. Золотники работают в чугунных втулках,
впрессованных в золотниковую коробку.
Золотниковые скалки изготовляются из стали Ст. 5. Диска делаются в
большинстве случаев из стали Ст. 5, а в некоторых паровозах (ГР, ПТ-4,
Кч-4)-из чугуна СЧ 18-36.
Наружный диаметр дисков делается меньше внутреннего диаметра втулки на
2-4 мм.
В настоящее время широкое распространение получили раздвижные золотники
системы И. О. Трофимова (фиг. 121). Раздвижной золотник, выполняющий
задачу золотника и прибора для беспарного хода, уменьшает вредные
влияния в паровой машине при езде без пара.
Идея устройства золотника системы Трофимова заключается в том, что диски
золотника с внутренним впуском могут сдвигаться по золотниковой скалке 1
к середине золотникового цилиндра. Вследствие этого при открытом
регуляторе золотник работает как обычный (фиг. 121, а), так как оба
диска 2 прижимаются давлением пара к упорным шайбам 3, прочно
укрепленным на скалке L Но как только регулятор паровоза будет закрыт,
диски золотника, будучи свободно насажены на скалке, остановятся на
середине золотникового цилиндра (фиг. 121, б) и и будут удерживаться в
этом положении трением уплотнительных колец о стенки втулки.
Тогда устанавливается непрерывное сообщение передней и задней частей
цилиндров через паровпускные и паровыпускные окна, что исключает
необходимость применения воздушных клапанов и других приспособлений для
беспарного хода.
Цилиндрические золотники, так же как и плоские, приводятся в движение от
кулисного механизма, с которым золотниковые скалки соединяются при
помощи кулачков или валиков (паровоз ГР). Раздвижными золотниками
оборудованы паровозы серии СО, Э, ОП-2 и частично - ГР.
