ТЕПЛОВОЗ С НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ ДВИЖЕНИЯ ОТ ДВИГАТЕЛЯ К ХОДОВЫМ ОСЯМ Советский патент 1928 года по МПК B61C9/10 

В тепловозах, у которых на ведущую ось действует частью непосредственно связанные с ней рабочие цилиндры двигателя внутреннего горения, частью же компрессорные цилиндры, действующие на ось также непосредственно и получающие сжатый воздух от несвязанного с ведущими осями компрессора, приводимого в движение каким-либо двигателем, поршни рабочих цилиндров получают сравнительно значительные размеры по отношению к поршням корпрессорных цилиндров, в виду чего массы рабочих поршней вызывают большие инерционные усилия. Это обусловливается тем, что при стесненности места, можно заставить работать на ведущие оси лишь небольшое число рабочих цилиндров (два, или самое большее, четыре) и что для наиболее полного использования этих цилиндров приходится применять к ним принцип двойного действия, т.-е. подводить рабочее вещество с обеих сторон поршней. При таких поршнях уравновешивание масс представляет довольно большие трудности.

Дальнейшие затруднения возникают вследствие того, что как при трогании с места, так и, в особенности, при нормальной длительной работе необходимо получать удовлетворительные диаграммы вращающих усилий. Если бы, например, в четырехцилиндровом локомотиве с двумя рабочими цилиндрами и двумя пневматическими цилиндрами расположить цилиндры, как это имеет место в четырехцилиндровом паровозе, в угловых расстояниях 180° и 90°, то диаграмма вращающих усилий получалась бы менее благоприятной, чем в таком паровозе и, следовательно, тяговое усилие при трогании с места при некоторых положениях кривошипов тепловоза оказалось бы слишком малым. Кроме того, это же обстоятельство при других положениях вызвало бы опасность буксования колес, вследствие слишком значительной величины тангенциального усилия по сравнению с силой сцепления.

На чертеже фиг. 1 и 2 схематически изображают расположение рабочих и компрессорных цилиндров предлагаемого тепловоза.

В тепловозе предусмотрено два пневматических цилиндра, L, r и L двойного действия и два работающих по двухтактному циклу дизельных цилиндра D r и D также двойного действия, при чем дизельные цилиндры с более тяжелыми деталями движущего механизма расположены внутри, а пневматические цилиндры с более легким движущим механизмом - снаружи. Далее, оба дизельных цилиндра смещены друг относительно друга на угол 135°, а оба пневматических цилиндра образуют между собой угол в 45°, тогда как смещение между правым пневматическим цилиндром L r и левым дизельным цилиндром D , равно как и между левым пневматическим цилиндром L и правым дизельным цилиндром D r составляет 90°. При таком устройстве получается само собою, т.-е. без включения какого-либо добавочного веса в перемещающихся возвратно-поступательно массах движущего механизма, тот результат, что ускорительные усилия перемещающихся, возвратно-поступательно масс каждого дизельного цилиндра, принимаемые в расчет в предположении бесконечной длины шатуна, приблизительно в 2раза больше такого же рода усилий для пневматического цилиндра и что расстояние пневматического цилиндра от оси симметрии А-А круглым числом в 3 раза больше такого же расстояния дизельных цилиндров. В этом случае достигается прежде всего полное уравновешение масс для свободных инерционных сил первого порядка. Далее, инерционные силы второго порядка, происходящие от влияния конечной длины шатуна и меняющиеся дважды в течение одного оборота, при этом получаются меньшими по сравнению с инерционным силами первого и второго порядка для паровозов. То же относится и к моментам инерционного давления масс второго порядка. Однако, особенно важным представляется то обстоятельство, что моменты инерционного давления масс первого порядка, имеющие решающее значение для спокойного хода локомотива, при этом могут быть полностью уничтожены.

Наряду с этими значительными преимуществами достигается также то, что диаграмма вращающих усилий при трогании с места, когда дизельные цилиндры питаются также сжатым воздухом, получается равномерной и отклоняется от прямой линии приблизительно лишь на 10%. При рабочем же режиме когда дизельные цилиндры работают на топливе, так называемые тангенциальные усилия инерции масс, действуют именно в области наиболее употребительных чисел оборотов, столь выравнивающим образом на диаграмму вращающих усилий, что при этих числах оборотов последняя становится также совершенно или приблизительно равномерной. Наконец, в качестве дальнейшего преимущества такого устройства следует указать еще на то, что и давление на подшипники коленчатой ведущей оси, при таком размещении кривошипов становятся весьма небольшими, так что сама ведущая ось испытывает сравнительно малые напряжения от изгибающих моментов, вызываемых усилиями поршневых механизмов.

Эти преимущества частично достигаются и в том случае, когда, например, все четыре цилиндра представляют собой дизельные цилиндры, работающие на одной стороне по циклу Дизеля, а на другой (крейцкопфенной) стороне посредством сжатого воздуха. В этом случае надо лишь только соблюсти условие, чтобы свободные силы движущихся возвратно-поступательно масс внешних цилиндров относились к таким же силам для внутренних цилиндров опять-таки приблизительно как 1:2, а расстояние как 3:1.

Тепловоз с непосредственной передачей движения от двигателя к ходовым осям и с двумя рабочими цилиндрами, расположенными внутри рамы, и двумя копрессорными цилиндрами, расположенными снаружи рамы, характеризующийся тем, что кривошипы рабочих цилиндров составляют угол в 135° между собою, а кривошипы компрессорных цилиндров - угол в 45° между собою, при чем кривошип левого компрессорного цилиндра с кривошипом правого рабочего цилиндра, и кривошип правого компрессорного цилиндра с кривошипом левого рабочего цилиндра составляют соответственно угол в 90° (фиг. 1 и 2).