Прибор для установки наивыгоднейшей отсечки пара в зависимости от скорости движения поезда Советский патент 1947 года по МПК B61C17/00 B61C1/00 

Настоящее изобретение относится к приборам, указывающим наивыгоднейшие отсечки пара в мащине паровоза в зависимости от скорости движения поезда. Из результатов испытаний паровозов известно, что для каждой скорости имеется при вполне открытом регуляторе наивыгоднейшая отсечка, при которой будет наименьший расход пара на 1 л. с./час, причем для разных серий паровозов эти комбинации различны. В данном приборе используется скоростемер с установкой на его коробке передаточного механизма, связанного с реверсом. Механизм этот предназначен для постановки добавочной малой стрелки прибора на деление шкалы, которое соответствует делению, показываемому ниткой уширенной части стрелки скоростемера.

На фиг. 1 изображен наружный вид прибора; на фиг. 2 - схема передаточного механизма отсечки; на фиг. 3 - вид прибора при снятой передней стенке; на фиг. 4, 5, 6, 7, 8 - разрезы соответственно по КМ, ЛЯ, ДБ, СД и ПР (фиг. 3); на фиг. 9-муфта, соединяющая главный вал с вертикальным валом от зубчатой

передачи, находящейся под будкой паровоза; на фиг. 10 - схема передачи под будкой; на фиг. И - примерная форма выполнения сменного циферблата.

Предлагаемый прибор, состоящий в основном из скоростемера и механизма передачи отсечки, снабжен вертикальным валом 7, соединяемым муфтой 94 с валом Л,, (фиг. 9), получающим вращение от коробки конических шестерен, расположенной под полом паровозной будки. Вал Л, вращается в одном направлении для переднего и заднего хода паровоза (по часовой стрелке, если смотреть сверху прибора). На валу 7 насажен одноходовый червяк 2 (фиг. 3, 4) (левой резьбы), сцепляющейся с червячным колесом J, сидящем на горизонтальном измерительном валу 4 на вращающейся гильзе 5. На другом конце гильзы 5 насажено колесо 6 с боковыми пилообразными зубьями с правой стороны. Гильза 5 составляет одно целое с червячным колесом и колесом 6. Главный вал 7 делает 75 оборотов в 1 минуту при максимальной скорости 130 км/час.

На том же измерительном валу 4

73

свободно насажена гильза 7, на которой с левой стороны закреплена шайба 5 с боковыми пилообразными зубьями 107 (фиг. б) с левой стороны, как и на колесе 6. Этими зу(5ьями шайба 8 сцепляется с колесом 6 лри сближении их вплотную.

На правой стороне гильзы 7 насажено цилиндрическое зубчатое измерительное колесо 9 с боковыми зубьями 122 (фиг. б) на правой стороне, в которые может входить защелка 10, прижимаемая пружиной.

Гильза 7 имеет кольцевую выемку 11 (фиг. 3, 4), в которую входит конец рычага 13, скрепленного с гильзой 12, сидящей на валу 12а (фиг. 6). Рычаг 14, укрепленный на той же гильзе 12, скользит по вращающемуся регулирующему диску 75, сидящему на валу времени 16 (фиг. 3, 4). Это достигается пружиной 77, притягивающей все время рычаг 13 влево; пружина 77 укреплена на стойке 17а (фиг. 8), ввернутой в стенку прибора. Вал времени 16 вращается от часового механизма и делает 1 оборот в 10 секунд. Регулирующий диск 75 имеет на своей окружности 4 бобьшки 18, которые, подходя к рычагу 14, отклоняют его влево, отчего рычаг 13 отклоняется вправо и перемещает гильзу 7 в том же направлении, чем прекращает сцепление шайбы 8 с колесом 6 и измерение прекращается.

На том же измерительном валу 4 (фиг. 3, 4) имеется еще третья гильза 19, на которой насажено слева цилиндрическое зубчатое }/становительное колесо 20 с такими же боковыми зубцами с правой стороны, как и у измерительного колеса 9, в которые может входить вторая защелка 27. Защелки 10 и 21 соединены между собой тягами 22 и 23 (фиг. 4) и двигаются одновременно. На правом конце гильзы 19 насажена коническая щестерня 24, которая сцепляется с конической щестерней 25, сидящей на стрелочной оси 27. На правом конце оси 27 насажена стрелка скорости 28, двигающаяся по циферблату 28а (фиг. 7).

Передача движения от измерительного колеса 9 к становительному

74

колесу 20 производится следующим образом. В рамке 29 (фиг. 4, б), прикрепленной щурупами к стенке прибора, вращается в подшипниках передаточная ось 30, на которой свободно вращаются две гильзы 31 и 32. На гильзе J7 насажено широкое зубчатое цилиндрическое колесо 33 (фиг. 4, б), сцепляющееся с измерительным колесом 9 и выполненное щироким для того, чтобы оно не расцеплялось с колесом 9 при движении его вдоль вала 4; на гильзе 32 насажено узкое зубчатое цилиндрическое колесо 34, сцепляющееся с установительным колесом 20. На гильзах 31 и 32 имеются цилиндрические пружины 35 и 36 (фиг. 4), которые одним концом закреплены у втулок цилиндрических колес 33 и 34, а другими - на оси 30 через укрепленные на ней узкие шайбы 38. При вращении колеса 33 от колеса 5 пружина J5 закручивается и передает через ось 30 закручивание пружине 36. Колеса 33, 34 снабжены направляющими чехлами 37.

Когда защелка 27 освобождает установительное колесо 20 (причем одновременно защелка 10 держит колесо 9}, пружины раскручиваются и почти мгновенно поворачивают установительное колесо 20, вместе с которым поворачивается сидящая на общей гильзе коническая шестерня 24, а с ним - коническая шестерня 25 и стрелка скорости 2S.

Заводной механизм состоит из нескольких (5 шт.) пружин и четырех коробок 39 с втулками (пятая коробка образуется из главной движущей шестерни 44 и втулки выщележащей коробки), вставленных одна в цругую и сидящих свободно на оси 40 (фиг. 3, 4) заводного барабана. В коробки вставлены и укреплены на крючках 47 и 42 (фиг. 3) часовые пружины, причел1 крючок 47 укреплен внутри в наружной стенке коробки 39, а крючек 42 - на наружной поверхности втулки вышележащей коробки. Благодаря этому все коробки связаны между собой и пружины закручиваются постепенно, как бы составляя одну пружину с большим заводом (примерно, на 30 минут). Кроме того, на оси 40 закреплены шпильками на верху барабана заводное храповое колесо 43, а под нижним главным движущим колесом 44 - остановочная шестерня 45, снабженная упорным клинком 50 (фиг. 3). Пружинный механизл заводится автоматически во время движения паровоза указанным ниже механизмом или от руки во время стоянки. Вручную завод производится посредством колеса 46, укрепленного на втулке 47, скрепленной с осью 40 шпилькой 48 (фиг. 3). Для предохранения пружины от перенапряжения служит цилиндрическая шестерня 49, снабженная клинком 50а и укрепленная на главной движущей щестерне 44 шурупом 57. При заводе пружинного механизма остановочные шестерни 45 и 49 приходят во вращение, причем шестерня 49, помимо вращения около оси шурупа 57, вращается вместе с главной шестерней 44. Когда пружина последней коробки полностью натянется, клинки 50 и 50а упираются один в другой и прекращают завод.

Автоматический завод пружин во время движения паровоза производится посредством эксцентрика 52 (фиг. 3, 5), насаженного на главный приводной вал 7. На эксцентрик надет хомут 53, который переходит далее в тягу 54, обходящую вал времени 7(5 и оканчивающуюся шайбой 55, надетой на кольцо 56, вращающееся по втулке храпового колеса 43. Для удержания шайбы 55 от падения вниз на кольце 56 имеется снизу уступ, а в вырезе шайбы 55 впадина; кроме того, снизу кольца установлена на шурупах стальная муфточка, удерживающая кольцо 5(5. На хомут 53 сверху и снизу прикреплены щурупами удерживающие планки 58 (фиг. 3). Шайба 55 снабжена уширенными с правой и левой стороны придатками для помещения на них двух щеколд 59 и 64 (фиг. 5). Щеколды состоят из трубки с зубом 60 и упора 67. Упор 6J укреплен на шайбе 55 болтиком 62 и в нем укреплен (или сделан заодно) круглый направляющий штырек 63, на котором помещена между зубом и упором цилиндрическая пружинка. В зубе сделано отверстие для прохода щтырька, а для движения трубки, имеется снизу продольный прорез на половину ее длины. Этот прорез расположен против болтика 62. Обе щеколды прижимаются к храповому колесу пружинками 65. Храповое колесо 43 против обратного движения удерживается собачкой 73 с пружинкой 74 (фиг. 5). При вращении вала 7 эксцентрик 52 тягой 54 качает шайбу 55 вправо и влево на двойной эксцентриситет; от этого зубья шеколд (верхней при движении шайбы вправо, нижней при обратном) поворачивают храповое колесо 43 каждый на 1 зуб и производят заводку пружин барабана. Когда клинки 50 и 50а упираются друг в друга, автоматический завод пружин прекращается, так как пружинки 64 щеколд рассчитаны так, что при и вестном предельном нажатии на зуб заводного храповика 43 они сжи.маются и действие щеколды прекращается.

Главная движущая шестерня 44 сцепляется слева с цилиндрической шестерней 66, насаженной на валу времени 76, и вращает его при работе по часовой стрелке (1 оборот в 10 секунд); справа она сцеплена с шестерней 67 часового механизма, которым регулируется ее движение (1 оборот в 1 минуту). Часовой механизм состоит из анкерного колеса 6S (фиг. 3, 4), анкера 69, анкерной вилки 70, регуляторного колеса 77, ходовой пружины 72 (волосок) и регулятора ходовой пружины. Главная шестерня 44 имеет 120 зубцов и делает один оборот в 1 минуту, шестерня 66 вала времени имеет 20 зубцов и делает один оборот в 10 секунд. Шестерня 67 часового механизма несет 12 зубцов и вместе с сидящим на той же оси анкерным колесом о 12 зубцах делает 1 оборот в б секунд. За каждый оборот колеса 67 каждый зуб анкера попадает 12 раз между зубьями анкерного колеса, а оба - 24 раза, т. е. в течении 1 оборота колеса 67 происходит 24 удара часового механизма; следовательно, за 10 обо ротов колеса 67 (в 1 минуту) происходит 24 X 10 240 ударов часового механизма.

75

Механизм передачи отсечки выполнен следующим образом. Отсечка пара (степень наполнения цилиндра свежим паром в процентах или так называемый зуб реверса) передается в прибор посредством роликовой цепи и роликовых колес, из которых одно насажено на ввернутый в ось реверса на резьбе со шпонкой валик, а второе 73 (показано пунктиром на фиг. 2) на ось 74 сзади прибора. Для возможности помещения этого колеса сделаны высокие ножки 75 (фиг. 7), прикрепляющие прибор к передней стенке будки паровоза. Передача в приборе состоит из трех пар цилиндрических шестерен, причем две пары помещены за внутренней стенкой прибора, а одна пара - внутри прибора возле передней стенки. На оси 74 насажена цилиндрическая шестерня 76 (фиг. 2,7), сцепляющаяся с шестерней 77 сидящей на оси 78. На этой же оси насажена шестерня 7Р, сцепляющаяся с шестерней 80, сидящей на оси 81, проходящей через весь прибор. На правом конце оси 81 насажена щестерня 82, сцепляющаяся с шестерней 83, сидящей на гильзе 84, вращающейся на стрелочной оси 27. На гильзе 84 за циферблатом насажена стрелка отсечки 7(5, вращающаяся против часовой стрелки по левому сектору в 120° (фиг. 1).

На фиг. 1 и 11 циферблат показан с равными делениями (от О до 10) шкалы отсечки, между тем в действительности расстояния между зубьями на планке реверса не одинаковы. Поэтому деления шкалы отсечки надо установить по выверенному реверсу паровоза каждой серии и при установке прибора на паровоз еще раз проверить по планке реверса (предварительно проверенной на горячем паровозе).

Коробка прибора - стальная, сварная, передняя крышка 85 (фиг. 7) со стеклом 86, укрепленным металлическим кольцом 87 (фиг. 4), прижимается к пришлифованным граням главной коробки четырьмя винтами 88, ввинчиваемыми в приливы 89. Задняя стенка коробки - тоже, отъемная для сборки прибора и укрепляется винтами 90 к приливам QOa

76

(фиг. 4). Циферблаты укрепляются шурупами к вертикальной стенке 92. Прибор смазывается через две центральные масленки 91 (фиг. 3). В задней стенке сделан квадратный вырез 95 для люнтажа прибора. Главный вал 1 через стенки прибора проходит через упорные шариковые подшипники, причем верхнее кольцо а (фиг. 3) жестко насажено на вал, а нижнее б (фиг. 3) свободное от вала, укреплено планкой к стенке прибора. Червяк 2 и эксцентрик 52 укреплены на валу 7 шпонками. Вал 1 соединяется снаружи и разъединяется с вертикальным валом Л„ (фиг. 9) посредством особой муфты. На валу 1 сделаны три шпонки 93, по которым может передвигаться до шпильки 97 муфта 94, имеющая внутри три дугообразных зуба. На валу передачи Л о имеются тоже три зуба - щпонки 96. При нажатии на муфту 94 сверху, она по шпонкам опускается вниз, ззбья муфты попадают в промежутки между зубьями 96 вращающего вала Л о, происходит сцепление и вращение вала 7 прибора. Когда прибор надо выключить, нажимают на муфту 94 снизу, она передвигается вверх до шпильки 97 и валы разъединяются.

Регулирующий диск 75 делается за одно целое с бобышками, или бобышки укрепляются на нем шурупами впотай. Защелки 10 и 21 укреплены на гильзах 98, вращающихся на валиках 99, укрепленных в рамке 100 (фиг. б), привернутой болтами к стенке прибора. На гильзах 98 укреплены одним концом спиральные листовые пружины 707, другим концом они привернуты к рамке 100. Пружины 101 установлены так, чтобы они все время прижимали защелки 10 vi 21 к зубчатым колесам 9 и 20, вводя их в боковые зубья колес для остановки их, причем, когда одна защелка входит в зуб колеса, то другая не касается своего колеса.

Для нулевой (начальной) установки колес J5 и 34 после каждого измерения на них сбоку (для колеса 33 слева, а для колеса 34 - справа) укреплены цапфы 102 и 103 (последняя не указана на чертеже), а к стенке коробки укреплены угловые упоры 104 и 105 (фиг. 6). Пружины 35 и 36 установлены так, чтобы цафпы 702 и 103 стремились упираться в упоры 104 и 705. Кроме того, на измерительном колесе 9 и установительном колесе 20 также имеются сбоку на первом справа, а на втором слева подобные же цапфы 106 (фиг. 3), которые при нулевом показании прибора упираются друг в друга.

Передача под будкой паровоза - обычного типа для вращения вала А в одну сторону при переднем и заднем ходе паровоза представлена схематически на фиг. 10. На горизонтальном валу 705, снаружи коробки передачи, насажено водило 709, в прорезе которого на другом конце ходит палец, укрепленный в головке сцепного дышла паровоза и вращающий водило при движении паровоза. Внутри коробки на валу 108 насажены на щпонках две зубчатые муфты 770 и 777, которые могут немного двигаться вдоль вала и вращающиеся вместе с ним. Между муфтами насажена на вал пружина 777, прижимающая эти муфты к свободно насаженным зубчатым втулкам 772 и 775, на которых укреплены конические щестерни 774 и 775, сцепленные с больщой конической щестерней 776. Если горизонтальный вал вращается по часовой стрелке при переднем ходе паровоза, то муфта 777 вращает втулку 77J, а с ней и щестерню 775 по часовой стрелке, отчего щестерня 776 и вал АО вращаются против часовой стрелки. При этом зубья муфты 770 скользят по зубьям втулки 772. Когда же паровоз движется задним ходом, вал 705 вращается против часовой стрелки, и муфта 7 70 вращается с шестерней 114 тоже против часовой стрелки, отчего щестерня 776 и вал Д вращаются также против часовой стрелки, как и при переднем ходе. Таким образом, благодаря этой передаче, вал 7 прибора вращается в одну сторону (против часовой стрелки, смотря снизу), независимо от переднего или заднего хода паровоза. Горизонтальный измерительный вал

прибора 4 не вращается, а вращаются насаженные на него свободно гильзы с щестернями; левый конец вала 4 закреплен в боковой стенке прибора, правый же - в фигурной станине 775, укрепленной болтами к верхней крышке прибора 77Р и к боковым стенкам 720 и 727 (фиг. 6).

Действие прибора состоит в следующем. Когда паровоз тронется с места, заводят вручную колесом 46 часовой механизм и нажимают сверху муфту 94, отчего прибор начинает работать. При вращении вала 7 действует автоматический завод пружин барабана от эксцентрика 52.

Раскручивание пружин барабана регулируется часовым механизмом на 1 об/мин главной движущей щестерни 44. Последняя через щестерню 66 вращает вал времени 76 со скоростью 1 оборота в 10 секунд, причем часть регулирующего диска между бобыщками провертывается в 2i/2 секунды.

Рассмотрим сначала первый момент, когда к рычагу управления 14 подойдет часть регулирующего диска без бобыщек. Так как колесо б, гильза 5, червячное колесо 3 и червяк 2 вращаются все время, пока паровоз в движении, то при указанном положении регулирующего диска рычаг 13, благодаря пружине 77, прижимает щайбу 5 к колесу 6, отчего шайба сцепляется с ним через боковые зубья и приходит во вращение, а с ней также гильза 7 и измерительное колесо 9. Последнее вращает щирокую щестерню 33, отчего пружины 35 и 36 закручиваются, так как в это время щестерня 34, сцепляющаяся с установительным колесом 20, удерживается от вращения защелкой 27, надавливаемой своей пружиной. Так как часть регулирующего диска без бобышек провертывается около рычага 14, то это время называется измерительным, и в течение его пружины 35, 36 закручиваются.

Далее второй момент, когда к рычагу 14 подходит высокая часть бобыщки 75. Она отклоняет рычаг 74 влево, отчего рычаг 13 отклоняется вправо, продвигает вправо гильзу, разъединяет диск 5 от колеса б и

77

продвигает измерительное колесо 9 к защелке W, отчего вращение колеса 9 прекращается. Так как связывающие защелки тяги 22 и 23 коротки, то защелка 10 не только входит в боковой зуб измерительного колеса Р, но и выводит защелку 21 из сцепления с з-становительным колесом 20. Установительное колесо становится свободным и под влиянием раскручивающихся пружин 36 и 35 поворачивается против часовой стрелки (закручивание пружин колесом 33 производится по часовой стрелке), если смотреть со стороны стрелочцой оси 27. Вместе с установительным колесом 20 через гильзу 19 поворачивается и коническая щестерня 24, поворачивающая коническую шестерню 25, а с ней ось 27 и стрелку скорости 2S по часовой стрелке. Поворот стрелки происходит пропорционально натяжению пружин 3J и 36, что, в свою очередь, зависит от передачи колес 9. 33 и скорости вращения измерительного колеса 9, г. е. скорости движения паровоза. Наконец, третий лшмент, когда к нижнему рычагу 74 подходит низкая часть бобышки, которая проворачивается в 0,6 секунды. Тогда рычаг 74 отклоняется несколько вправо, а рычаг 73 - влево и передвигает несколько влево муфту с измерительным колесом 9, причем собачка 27 запирает под влияние.м своей пружины установительное колесо 20, а собачка 70 освобождает измерительное колесо 9. При помощи пружины 35 и щестерни 33 измерительное колесо 9 вращается в обратную сторону до тех пор, пока цапфа 702 не достигнет упора 704, т, е. первоначального положения. После этого и низкая часть бобыщки проворачивается мимо рычага 74 и последний вступает на часть диска без бобьшек; тогда рычаг 73, под влиянием своей пружины 77, передвигает гильзу 7 и с ней диск S к колесу 6, они сцепляются и измерение начинается снова. Оно продолжается до тех пор, пока . следующая бобыщка 75 придется против рычага 74 и выключит соединение между измерительным колесом и колесом 6. Таким образом,

78

измерение и показание скорости прибором во время движения паровоза производится периодически через 21/2 секунды.

Как уже было сказано, прибор основан на ТОЛ1, что для каждой скорости паровоза имеется при открытом регуляторе наивыгоднейщая отсечка, при которой будет наил1еньщий расход пара на J л. с./час.

Так как расход топлива (и пара) оценивается на практике не на 1 л. с./час, а на 10000 т/км перевезенного груза и получается наименьщим при несколько больших скоростях и отсечках паровоза, то шкала наивыгоднейших отсечек прокорректирована автором для получения наибольшей возможной силы тяги. Это сделано на основании тяговых характеристик паровозов, при условии равновесия паропроизводительности котла и работы машины по установленной МПС паронроизводительности котла для разных серий паровозов и видов топлива, по которой производятся расчеты расписания поездов, главным образом на угольном ручном отоплении, кроме нефтяного отопления и на стокере для паровозов серии ФД и ИС.

Таким порядком составлены сменные циферблаты для прибора, прил1ерная форма которых показана на фиг. IJ.

Так как циферблаты прибора составлены при условии езды при полном открытии регулятора при более или менее полновесных составах и на определенную среднюю паропроизводительность котла, то при изменении этих условий естественно надо изменить и циферблаты.

При стоянке паровоза обе стрелки прибора стоят вверху на нулях, что надо точно выполнять при монтаже. После открытия пара, когда состав натянулся и поезд начнет двигаться,, машинист устанавливает реверс на отсечку (з,уб), указываемую большой стрелкой скорости (между зачерненными дугами), и затем, по мере движения большой стрелки, переводит постепенно реверс (следя за малой стрелкой) и устанавливает соответственно скорости отсечки в левом секторе.

изобретения

Предмет Прибор для

установки наивыгоднейшей отсечки нара в зависимости от скорости движения поезда, включающий в себя скоростемер, указательная стрелка которого находится с одной стороны под действием привода, действующего от колеса паровоза, а с другой стороны - под действием заводной пружины, отличающийся тем, что на коробке скоростемера установлен передаточный механизм, связанный с реверсом и служащий для постановки добавочной малой стрелки на деление шкалы соответствующее делению, показываемому ниткой ущиренной части указательной стрелки скоростемера.

Фиг. 1

®.

iVEL

.©

У

Фиг. 2

/5Х

7S

М.

Фиг. 3

, I,., -I- |i У

Фиг. 4

IJ /

Фиг. 5