В прошлой части мы разобрали физику пути. Сегодня переходим к «железу». Автор объясняет, почему ранние паровозы получили именно такую компоновку, как поршневое движение превращалось во вращательное, и почему буксовые узлы паровозов были самым капризным, но гениальным для своего времени решением.

Я ещё раз говорю, что я не паровозник и многое не знаю, поэтому мы с тобой где-то будем додумываться, а что-то примем как чёрный ящик. Мы будем отталкиваться от самых первых паровозов Стефенсона и Черепановых, а в основном говорить о последних паровозах, но всё же на угле, а не на мазуте.

Итак, начнём. Нам надо скомпоновать паровоз. Какие узлы нам нужны. Колёсные пары, минимум две, а то и пять, паровая машина, которая будет их вращать, упряжь, которая зацепит вагоны, котёл, который даст пар, ёмкость для запаса топлива и воды и место, где будет обслуга паровоза. Мелочь мы пока упустили, а главное вроде всё. Итак, про колёсные пары мы уже знаем, и, естественно, их поставили друг за другом.

Паровая машина. Сегодня это однозначно паровая турбина, у неё неплохой КПД, а на выходе вращающийся вал. Она стоит на всех ТЭЦ, атомных электростанциях, атомоходах и т.д. Но в момент создания паровозов её не было, это детище ХХ века, а была поршневая машина с очень маленьким КПД и на выходе у неё шток с движением вперёд-назад, а нам надо колёса вращать. У твоей машины поршни тоже ходят вверх-вниз, а вращение, как ты знаешь, происходит за счёт коленчатого вала.

Поставим такой вал, а как ты это представляешь, у нас там сплошная ось колёсной пары.

Не знаю, где присмотрел Стефенсон, а мы заглянем в сказки и увидим ручную (вернее ножную) прялку. Педаль вверх-вниз, а от неё поводок на палец на колесе и колесо крутится. Кривошипно-шатунный механизм. Он на паровозе, а вот на пароходах коленчатый вал. Что для него нужно? Во-первых, колёса и машина объединены одной рамой и поводок (шток) и колесо в одной плоскости. И поводку ничего не мешает описывать круг. Согласен? Что из этого получается?.. Мы шатун можем расположить только с наружной стороны колёсной пары и шток поршня (а значит и вся машина), во всяком случае наполовину, будут снаружи колёсной пары. Никуда не денешься. И мой коллега скажет: а как же букса? (Все современные колёсные пары имеют снаружи выход оси, на который через подшипник опирается сама повозка.)

Ну, раз нельзя опереть у паровоза снаружи, придётся сделать это внутри. Значит, у нас появилась ещё одна деталь, без которой невозможно, рама паровоза, и расположится она внутри колёсных пар, к ней мы, естественно, прикрепим тяговую упряжь. Она через подшипники передаёт вес на колёса, а ограничив продольный ход колеса в раме, это нужно для привода, передаст тяговое усилие.

Для работы кривошипно-шатунного механизма нам бы надо ограничить и поперечный, и вертикальный ход колеса в раме. С вертикальным проблема: колёса не абсолютно одинаковые и наши рельсы далеко не идеальны, поэтому вертикальный ход придётся оставить, конечно, подрессорив его.

Основным типом мощных рессор в то время были листовые. Они не требовали особо упругой стали, самой формой создавая упругость. А вот подшипник паровозной буксы — только скольжение, а это значит [требуется] жидкая смазка, её периодическая доливка и способ доставки масла к месту трения: польстер, просто фитиль или вообще шмоток концов. Всё это надо подправлять. Но это далеко не самый плохой механический узел паровоза —осмотра раз в смену хватало.

От кабины локомотива до сталеплавильного цеха, от кабинета логиста до угольного забоя: подпишись на эти каналы и будь в курсе главных отраслевых новостей — Vgudok (о железных дорогах и не только), Vgudok_PRO (о главных деловых новостях транспорта), ПРОметалл  (о металлургии и металлах), CoalSlow (о добыче и экспорте угля)  

Марк Михлин, специально для Vgudok

Продолжение следует…