ТЕПЛОВОЗ Советский патент 1939 года по МПК B61C9/04 

Предметом изобретения является тепловоз непосредственного действия, в котором, в отличие от всех известных до сего времени тепловозов с электрической, зубчатой, гидравлической или тому подобной передачей, работа двигателя передается непосредственно на ведущие колеса локомотива.

Отличительной особенностью предлагаемого тепловоза является то, что шатун двигателя внутреннего сгорания соединен с шатуном ведущих колес через посредство балансирного параллелограма, у которого оси вращения балансиров расположены в крейцкопфе, сочлененном с поршневым штоком воздушного тормозного цилиндра, причем крейцкопф со стороны, противоположной тормозному цилиндру, снабжен штоком, несущим зажимную головку для закрепления крейцкопфа в неподвижном положении, а тормозной цилиндр снабжен дроссельными заслонками перед нагнетательными клапанами и соединен с резервуаром сжатого воздуха.

Кроме того, для изменения направления хода тепловоза, перед всасывающими клапанами воздушного тормозного цилиндра расположены специальные круглые золотники.

На прилагаемом чертеже показано устройство тепловоза согласно изобретению, причем фиг. 1 показывает вид его сбоку, частично в разрезе; фиг. 2 - устройство балансирного параллелограма в увеличенном по сравнению с фиг. 1 масштабе.

На чертеже цифрой 1 обозначена рама тепловоза, на которой устанавливается главный двигатель внутреннего сгорания, например дизель-мотор, имеющий горизонтальные цилиндры 2 и вертикальные 3. Вертикальные цилиндры можно и не устанавливать, если не требуется больших мощностей, хотя двигатель, состоящий из вертикальных и горизонтальных цилиндров, имеет то преимущество, что получается более равномерный приведенный к оси главного движущего ската вращающий момент.

Поршни горизонтальных и вертикальных цилиндров присоединяются посредством шатунов 4, 5 и 6 к балансирному параллелограму передачи.

Балансирный параллелограм одной стороны состоит из четырех балансиров 7, четырех сережек 8 и шести пальцев - четырех меньшего диаметра 9 и двух большего диаметра 10. Балансирный параллелограм соединяется посредством пальцев 10 с крейцкопфом 11 передачи. Крейцкопф 11 монтируется на параллелях 12. Он соединен штоком 13 с поршнем 14 тормозного цилиндра 15 передачи, который имеет всасывающие клапаны 16, нагнетательные 17 и дроссельные заслонки 18.

Тормозной цилиндр 15 соединен всасывающей трубой 19 и нагнетательной 20 с резервуаром сжатого воздуха 21, причем на нагнетательной магистрали установлен холодильник 22.

Другой конец крейцкопфа 11 имеет шток 23, конец которого захватывается клиновым замком 24 при включении передачи на непосредственное соединение.

Главный двигатель имеет маховик 25, необходимый для пуска двигателя. Тепловоз имеет также распределительную тягу 25 (фиг. 2) с скобой 27. Кроме того имеется шатун распределения 28 и рычаг распределения 29. Распределительная тяга 26 воздействует на круглые золотники 33 всасывающих клапанов 16 и служит для перемены хода тепловоза в том или другом направлении и скорости в пределах от 0 до 30 км в час.

При скоростях больше 30 км в час рычаг распределения 29 выводится машинистом из зацепления со скобой 27, после чего распределение не работает.

Это делается тогда, когда передача переключена на непосредственное соединение. Включается в работу распределение в обратном порядке.

Балансирный параллелограм передачи соединен с движущими колесами 30 тепловоза посредством шатуна 31.

Действие тепловоза происходит следующим образом.

Пуск двигателя - обычный - воздухом. Перед пуском двигателя машинист должен поставить дроссельные заслонки 18 в холостое положение, чтобы тормозной цилиндр не работал. Затем двигатель устанавливается на ход и пускается. При пуске и после пуска балансирный параллелограм свободно качается вправо и влево.

Крейцкопф 11 также свободно ходит вправо и влево. Цапфа 9 балансирного параллелограма, которая соединена с шатуном 31, имеет незначительные колебания как относительно кривошипа 32, так и относительно центра.

Когда двигатель пущен и работает вхолостую, машинист переводит распределительную скобу 27 и тягу 26 в положение для заднего и переднего хода; смотря по надобности.

После этого он от руки поворачивает рычагом 37 дроссельные заслонки 18 в положение, при котором в тормозном цилиндре 15 в той или другой его полости создается давление подтормаживания. Тормозной цилиндр 15 засасывает воздух из резервуара 21 при давлении 35-50 атм. и нагнетает этот воздух под давлением 70-100 атм. в тот же резервуар 21. Давление подтормаживания по штоку 13 передается крейц-копфу 11, и в цапфах крейцкопфа возникает как бы мгновенный центр опоры. Благодаря этому, от двигателя через балансирный параллелограм передается необходимое усилие шатуну 31, который в свою очередь передает это усилие движущим колесам тепловоза. При этом одна полость тормозного цилиндра работает как компрессор, нагнетая воздух в резервуар 21 через холодильник 22, другая же полость работает вхолостую. Задняя полость тормозного цилиндра работает, например, как компрессор, передняя полость работает вхолостую, пока кривошип движущего колеса проходит путь по кругу от 0 до 180°. Затем распределительная тяга включает для работы компрессором переднюю полость тормозного цилиндра, а задняя работает вхолостую, пока кривошип движущего колеса проходит от 180 до 360°. Затем цикл повторяется. Таким образом, заставляя работать ту или иную полость тормозного цилиндра компрессором, можно за счет Полученного в цилиндре тормозного усилия вызвать возникновение в крейцкопфе мгновенного центра опоры и передать от шатунов двигателя через балансирный параллелограм усилие шатуну 31 и привести тепловоз в движение в ту или иную сторону. Когда тепловоз стоит, а двигатель делает полное число оборотов в ми» нуту:

n=300-325,

то передаточное число равно 0.

Когда тепловоз разовьет скорость, равную 25-30 км/час, что будет при 100 оборотах в минуту движущих колес тепловоза, то передаточное число будет:

При этом на выбранном удобном профиле пути переключают передачу на непосредственное соединение. Для этого подгоняют число оборотов двигателя (регулируя подачу топлива) до числа оборотов движущих колес тепловоза. По достижении этого условия крейцкопф 11 придет в среднее положение и прекратит свое качание вправо и влево.

В это время шток 23 захватывается клиновым замком 24, и передача оказывается включенной на непосредственное соединение.

После включения на непосредственную передачу двигателя подается топливо, увеличивают наддув и происходит вторая стадия разгона тепловоза от 30 км/час до 85-90 км/час. Максимальная скорость - 85-90 км/час достигается при числе оборотов двигателя в минуту:

n=300-325.

Для возможности брать подъемы двигатель должен развивать мощность примерно вдвое против нормальной, для чего он должен быть специальной конструкции, так называемый двигатель глубокого наддува.

1. Тепловоз непосредственного действия, отличающийся тем, что шатун 5, 6 двигателя соединен с шатуном ведущих колес через посредство балансирного параллелограма 7, 8, оси вращения балансиров которого расположены в крейцкопфе, сочлененном с поршневым штоком поршня воздушного тормозного цилиндра 15.

2. Форма выполнения тепловоза по п. 1, отличающаяся тем, что крейцкопф со стороны, противоположной тормозному цилиндру, снабжен штоком 23, несущим на свободном конце головку, захватываемую клиновым зажимом 24, в целях закрепления крейцкопфа в неподвижном положении.

3. Форма выполнения тепловоза по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что тормозной цилиндр 15 снабжен дроссельными заслонками 18, установленными перед нагнетательными клапанами.

4. Форма выполнения тепловоза по пп. 1-3, отличающаяся тем, что тормозной цилиндр 15 соединен с резервуаром 21 сжатого воздуха.

5. В тепловозе по пп. 1-4 применение холодильника 22, установленного на нагнетательной воздушной магистрали.

6. В тепловозе по пп. 1-5 применение круглых золотников 33, служащих для изменения направления хода тепловоза и расположенных перед всасывающими клапанами 16 воздушного тормозного цилиндра.