Удар молотком - Hammer blow

О технике боевых искусств см. Hammerblow.

В железнодорожная терминология, то удар молотком это вертикаль сила который поочередно добавляет и вычитает вес локомотива на колесе. Переносится на трек ведущие колеса[1] из многих паровозы. Это неуравновешенная сила на колесе (известная как[2]). Это результат компромисса, когда локомотив колеса не сбалансированы по отношению к смещенным горизонтальным возвратно-поступательным массам, таким как шатуны и поршни, чтобы улучшить езду. Удар молота может вызвать повреждение локомотива и пути, если сила колеса / рельса достаточно велика. «Динамическое усиление» - это американский термин для обозначения той же силы.[3]

Принципы

Добавление дополнительных грузов на колеса снижает неуравновешенные возвратно-поступательные силы на локомотив, но вызывает его дисбаланс по вертикали, создавая удар молотком.[4]

Локомотивы были сбалансированы для их индивидуальных корпусов, особенно если было построено несколько одинаковых конструкций (класс).[4] Каждый член класса был сбалансирован для его нормальной рабочей скорости.[4] От 40% до 50% возвратно-поступательных грузов с каждой стороны уравновешивалось вращающимися грузами в колесах.[3]

Причины

В то время как соединительные тяги из локомотив могут быть полностью уравновешены грузами на ведущих колесах, поскольку их движение полностью вращательное, возвратно-поступательные движения поршней, поршневых штоков, основных штоков и клапанного механизма не могут быть сбалансированы таким образом. А двухцилиндровый локомотив имеет два кривошипа «четвертично» - установленные под углом 90 ° друг к другу, так что четыре рабочих хода поршней двойного действия равномерно распределяются по циклу, и нет точек, в которых оба поршня находятся вверху или внизу мертвая точка одновременно.

Четырехцилиндровый локомотив может быть полностью уравновешен по продольной и вертикальной осям, хотя есть некоторые качательные и крутящие движения, с которыми можно справиться при подвеске и центрировании локомотива; трехцилиндровый локомотив также может быть лучше сбалансирован, но двухцилиндровый локомотив, сбалансированный только для вращения, будет колебаться вперед и назад. Для противодействия этому может быть добавлен дополнительный балансировочный груз - «перевес», но за счет добавления вертикальных сил, удара молота. Это может серьезно повредить гусеницу, а в крайних случаях может привести к тому, что ведущие колеса полностью покинут гусеницу.

Чем тяжелее возвратно-поступательное оборудование, тем больше эти силы и тем серьезнее становится проблема. За исключением короткого периода в начале двадцатого века, когда сбалансированный состав локомотивы пробовали, Американские железные дороги не были заинтересованы в локомотивах с внутренними цилиндрами, поэтому проблема баланса не могла быть решена добавлением большего количества цилиндров на каждую пару сцепленных колес. По мере того, как локомотивы становились больше и мощнее, их возвратно-поступательные механизмы должны были становиться сильнее и, следовательно, тяжелее, и, таким образом, проблемы, связанные с дисбалансом и ударами молота, становились все более серьезными. Более высокие скорости также увеличивают неуравновешенные силы, которые возрастают пропорционально квадрату скорости вращения колеса.

Решения

Одним из решений этого было дуплексный локомотив, которые распределяют движущую силу между несколькими наборами поршней, что значительно снижает удар молотка. Менее успешным оказался триплекс локомотив.

Советский Союз использовал другое решение, чтобы нанести удар своим 2-10-4 (и 2-8-2) конструкция локомотива. Цилиндры были расположены над центральной ведущей осью и, что наиболее важно, имели конфигурацию с противоположными поршнями (два поршня, фазированные на 180 градусов в одном цилиндре). Таким образом, в отличие от почти всех паровозов, поршни имели штоки на обоих концах, которые передавали мощность на колеса. Идея заключалась в том, чтобы сбалансировать движущие силы на колесах, чтобы противовесы на колесах были меньше и уменьшили «удар молота» по гусенице.

В Соединенном Королевстве правительство Комитет по напряжению моста исследовали влияние удара молота на создание напряжений в железнодорожных мостах и ​​необходимость уравновешивать движения внутренних и внешних цилиндров. Использование внутренних цилиндров (что было редкостью в США) приводит к более устойчивому локомотиву и, следовательно, к снижению ударов молота. Многие европейские танковые двигатели имел внутренние цилиндры для уменьшения износа путей маневрового двора от частой и интенсивной эксплуатации. Однако внешние цилиндры легче обслуживать, и, очевидно, для многих железных дорог США это считалось более важным, чем другие соображения. Затраты на техническое обслуживание, связанные с почти недоступными внутренними цилиндрами на Union Pacific с 4-12-2 локомотивы, возможно, ускорили свой выход на пенсию.

Паровой двигатель Базирующиеся локомотивы имеют меньшие по размеру и более многочисленные компоненты возвратно-поступательного движения, для которых требуются гораздо более легкие детали, и их легче сбалансировать. О проблемах, связанных с ударами молота, в этих конструкциях не сообщалось, но они возникли в то время, когда железные дороги двигались в сторону дизелизация.

Тепловозы с паровой турбиной Отсутствуют поршни, клапанный механизм и другие продольно-поршневые компоненты, позволяющие сбалансировать колеса и шатуны для исключения удара молотком. Паровозы с турбинным двигателем были испытаны несколькими компаниями по всему миру в 1930-х и 1940-х годах (например, Пенсильванская железная дорога с S2 6-8-6 и LMS ' Турбомотив ). Хотя многие из этих турбинных локомотивов имели проблемы в эксплуатации (обычно чрезмерный расход топлива и / или низкая надежность), они действительно не подвергались ударам молотком и предлагали способ достижения высокой выходной мощности и скорости без повреждения пути.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ "Теория машин" Томас Беван, Лонгманс, Грин и Ко. 1945, стр.457.
  2. ^ «Динамика колес рельсов паровозов. Часть 2: Механическая балансировка паровозов», Фенглер, Одом, Родос, Коалиция за устойчивое развитие железных дорог.
  3. ^ а б «Паровоз», Ральф Джонсон, Simmons-Boardman Books, Inc. 2002, гл. XVI
  4. ^ а б c Стритер, Тони: «Испытание предела» (Журнал Steam Railway: 2007, 336), с. 85.