Вярнуцца: Русские паровозы за 50 лет

Пассажирские паровозы


Аўтар: Януш Л.Б.,
Дадана: 30-10-2014,
Крыніца: Москва, 1950.



16. Общий обзор

Главнейшее значение в пассажирских перевозках СССР имеет железнодорожный транспорт. Около 95% всех пассажиров пользуются железными дорогами. Отечественные четырехосные пассажирские вагоны, обращающиеся в поездах дальнего следования, по продуманности своего внутреннего устройства и удобствам для пассажиров, а также по плавности хода всегда были лучшими в мире. Вместе с этим они имеют и наибольший вес. В среднем на одно пассажирское место приходится 0,6-0,7 т веса, что почти вдвое превышает тот же вес заграничных вагонов, не приспособленных для лежания. Поэтому необходимость водить тяжелые пассажирские поезда сказалась у нас раньше, чем в других странах. Уже в девяностых годах прошлого столетия начался переход к пассажирским паровозам с тремя спаренными колесными парами.

До 1907 г. пассажирский паровозный парк российских железных дорог в основном состоял из паровозов двукратного расширения, работающих насыщенным паром, типов 2-2-0, 1-3-0 и 2-3-0 серий П, Н, А и др., которые обслуживали пассажирские поезда весом 300- 400 т. С 1907 по 1910 г. происходил значительный рост пассажирского движения, и управления железных дорог вынуждены были увеличивать составы пассажирских поездов. Так как развиваемая мощность пассажирских паровозов была недостаточной для вождения таких составов, то приходилось применять двойную тягу, что было экономически невыгодно. Большинство железных дорог было вынуждено пополнить наличный парк новыми, более мощными паровозами.

Почти все паровозостроительные заводы страны были привлечены к строительству более мощных пассажирских паровозов. Наиболее передовыми заводами было разработано много разнообразных проектов.

Так как значительная часть сети железных дорог находилась в руках частных обществ и каждая дорога могла устанавливать новый тип паровоза по своему усмотрению, то вновь построенные паровозы принад-лежали ко многим совершенно различным типам.

Среди типов паровозов, созданных в соответствии с наиболее прогрессивными идеями паровозостроения, вскоре начали довольно четко вырисовываться две обособленные группы. Одна из них была построена на основании следующего принципа. Железнодорожный путь, представляющий главнейшую часть капиталовложения дороги и имевший тогда на подавляющем большинстве дорог слабое верхнее строение, требовал для поддержания его в исправном состоянии весьма больших затрат.

Отсюда главнейшей заботой при построении паровозов этой группы было получение от них возможно более плавного хода и наименьшего воздействия на путь. Наиболее приемлемыми типами пассажирских паровозов, удовлетворяющих этим условиям, могли быть только такие, в которых сочеталось наличие передней двухосной тележки с четырехцилиндровой машиной и коленчатой осью. Такие паровозы имели хорошо уравновешенные возвратно-поступательно движущиеся части машины, плавный ход и меньшее динамическое воздействие на путь.

Такая точка зрения разделялась преимущественно частными железными дорогами, среди которых наиболее передовыми были Рязано-Уральская в лице А. Е. Делакроа и Владикавказская - в лице В. И. Лопушинского.

Другая группа паровозов строилась на ином принципе. Его сторонники считали, что быстроходные паровозы большой мощности будут достаточно хорошо уравновешены и при двухцилиндровой машине одиночного расширения, и вместо двухосной тележки в них можно без ущерба применить сочлененную тележку. За счет экономии в весе от применения более легких машин и использования поддерживающей колесной пары позади движущих колесных пар, при том же весе паровоза можно осуществить котел большей паропроизводительности, имеющий широкую топку большого объема. Эту точку зрения, в лице профессора Н. Л. Щукина, разделяло Управление казенных железных дорог. Вопрос о преимуществах той и другой группы паровозов в то время считался открытым.

Представителями первой группы паровозов явились:

Вторую группу составляли паровозы:

Промежуточное положение между вышеуказанными группами занимали довольно многочисленные паровозы 2-3-0 с двухцилиндровыми машинами: Б, К, К у (фиг. 55-58) и др. (1908-1912 гг.), которые, получив свое завершение в наиболее удачном паровозе К у (фиг. 58), дальнейшего развития иметь не могли вследствие невозможности осуществить для них котлы с большой паропроизводительностью, имеющие широкие топки для сжигания низкосортных углей. Впоследствии сочетание двухосной тележки с двухцилиндровой машиной одиночного расширения нашло применение в быстроходных паровозах 2-3-2 по проектам Коломенского и Ворошиловградского з-дов (фиг. 72-74).

На протяжении почти двух десятилетий (1907-1927 гг.) оба течения находились в непрерывном соревновании и каждое из них имело своих сторонников в лице виднейших специалистов.

Сторонниками паровозов первой группы, т. е. многоцилиндровых с коленчатой осью и двухосной передней тележкой были М. В. Гололобов, А. С. Раевский, В. И. Лопушинский, А. Е. Делакроа и др.

Сторонниками двухцилиндровой машины одиночного расширения с сочлененной тележкой были Н. Л. Щукин, С. И. Михин, Б. С. Малаховский, А. А. Зяблов и ряд других.

Несомненно, что четырехцилиндровые паровозы лучше уравновешены и производят меньшее воздействие на путь, чем двухцилиндровые. Но четырехцилиндровые паровозы имеют более сложное устройство, что затрудняет уход за ними и требует более дорогого ремонта. Наличие дорогостоящей коленчатой оси, систематически выходящей из строя по трещинам и требующей замены после пробега в 100-150 тыс. км, также значительно удорожает их эксплоатацию. Практикой доказано, что недостатки четырехцилиндровых паровозов не окупаются их преимуществами. Поэтому вопрос о преимуществах указанных двух групп паровозов решен в пользу двухцилиндровых паровозов одиночного расширения.

Появление сложных паровозов первой группы носило эпизодический характер, и ни один из них не получил распространения. Паровозы же с простыми машинами второй группы (кроме С в) строились сотнями, а С у - и тысячами. Получив самое широкое распространение, они определили все послетовательные этапы развития пассажирского паровоза.

Из рассмотрения конструктивных размеров и опытных данных, полученных при испытаниях над построенными у нас двухцилиндровыми паровозами, вытекает, что двухцилиндровые паровозы имеют не только конструктивные, но и теплотехнические преимущества перед четырехцилиндровыми паровозами.

Сказанное характеризуется следующими примерами.

В первом примере дается сравнение паровозов С и У у. При одинаковом весе и равном числе колесных пар у обоих паровозов котел на паровозе С имеет значительно большую паропроизводительность, чем котел на паровозе У у (табл. 18). Это получилось вследствие возможности развить больший котел за счет экономии в весе от применения более легкой двухцилиндровой машины, применения сочлененной тележки, расположенной впереди, и наличия поддерживающей колесной пары под топкой.

Таблица 18. Сравнительные характеристики паровозов У у и С

Тип паровозаВес в рабочем состоянии тКотелМашинаЭкипажОтношения
общийсцепнойдавление пара ативодяная испаряющая поверхность нагрева, м 2поверхность пароперегревателя, м 2площадь колосниковой решетки, м 2диаметр и число цилиндров, ммход поршня, мдиаметр движущих колес, ммполной поверхности нагрева к общему весу в рабочем состоянииплощади колосниковой решетки к общему весу в рабочем состоянииполной поверхности нагрева к объему цилиндров
2-3-0 У у764914153392,82Х41065017302,530,0370,373
|-|2Х580
1-3-1 С764813207523,82Х55070018303,420,050,808

Количество квадратных метров полной поверхности нагрева котла, приходящихся на единицу полезного объема цилиндров на паровозе С, более чем вдвое превышает то же количество на паровозе У у.

Сравнение обоих паровозов по машине и по котлу по результатам опытов, произведенных в 1913 г. на Николаевской ж. д., характеризуется следующими данными. По удельному расходу нормального пара (т. е. приведенного по теплосодержанию к 640 кал) на касательную л. с./час, при наивыгоднейшем наполнении, четырехцилиндровая машина двойного расширения имела преимущества перед двухцилиндровой только для скоростей до 60 км/час. (Для У у - 8,2 кг и для С - 9,5 кг). При 80 км/час обе машины работали почти одинаково экономично (У у - 9 кг и С - 9,1 кг), а при 100 км/час превосходство оказалось на стороне простой машины (У у-10,2 кг и С-9,1 кг). Таким образом, машина паровоза С оказалась более быстроходной и более экономичной при больших скоростях.

В связи с последним обстоятельством интересно привести ряд наблюдений, сделанных во время нескольких опытных поездок на паровозах У у, с большими наполнениями, при нефтяном отоплении.

Поездка № 837. Открытие регулятора 1/10, впуск 50%, скорость приблизительно 80 км/час. 6 час. 55 мин. - отправление; 7 час. 12 мин.- вода у нижней гайки; 7 час. 20 мин. - сильная копоть, падение скорости до 69 км/час. Падение давления с 14 до 12 ати. На 5 мин. закрывают регулятор, тем не менее пара нехватает, и в 7 час. 31 мин. поездка прекращена из-за падения давления.

Поездка № 839. Открытие регулятора полное; впуск 50%, скорость приблизительно 50 км/час. 1 час 50 мин. - отправление; 2 часа 33 мин. - вода все время у гайки; качают беспрерывно; давление в котле 12,5 ати; 2 часа 35 мин. - качают в два инжектора; нижний пробный кран дает пар; давление 12 ати. 2 часа 37 мин. - давление в котле 10 ати. Поездка прекращена.

Столь однообразная картина характеризовала и остальные поездки на этом паровозе.

Совершенно по-иному протекала работа паровоза С.

Приводим наблюдения, взятые из поездки № 777. Открытие регулятора полное, наполнение 30%:

ВремяСкорость, км/часДавление, ати
4 часа 3 мин.11813,6
4 " 6 "11713,2
4 " 10 "12013,7
4 " 12 "12013,0
4 " 15 "12013,3
4 " 19 "1201,03

Повышенным удельным расходом пара при высоких скоростях машина паровоза У у, между прочим, невыгодно отличалась и от машины первоначального типа 2-3-0 У без перегрева, которая была быстроходнее.

Сторонники четырехцилиндровых паровозов объясняли неудовлетворительные результаты опытов с паровозом У у всецело недостатками, присущими именно этой серии, утверждая, что "результаты опытов отнюдь не дают оснований опорочить этот тип как таковой".

Приводя далее в защиту этого паровоза ряд соображений его авторов М. В. Гололобова и А. С. Раевского, сторонники этого типа заявляли, что они и не хотели делать его быстроходным, а, наоборот, подчеркивали, что в данном случае проектируется паровоз для тяжелой пассажирской службы.

При скоростях до 70 км/час паровоз У у являлся наиболее экономичным из всех действовавших тогда пассажирских паровозов, причем эта экономия при отоплении нефтью на затяжных подъемах составляла против паровозов К у и Б около 23%, а против паровоза С-26%. Для больших скоростей паровоз У у совершенно непригоден. При умеренных и малых скоростях четырехцилиндровая машина с коленчатой осью не позволяет использовать всех ее преимуществ.

При выборе типа пассажирского паровоза большое влияние оказывал род топлива, на которое рассчитывались оба паровоза. Из них паровоз У у проектировался на нефтяное топливо, а паровоз С, имеющий большую колосниковую решетку, - на угольное. А так как уголь как по стоимости, так и по добываемым ресурсам и сейчас является основным видом топлива, потребляемым на железных дорогах, то паровоз У у и с этой стороны не мог найти на нашей сети широкого применения. Паровозы С, наоборот, получили самое широкое распространение на наших железных дорогах.

Стоимость постройки сложных паровозов, при равной мощности, была примерно в полтора раза выше.

Этот пример дает возможность еще раз отметить правильность взгляда Н. Л. Щукина и его сторонников, заслуга которых заключалась не только в создании наиболее рационального типа пассажирского паровоза российских железных дорог, но и в предвидении пути его дальнейшего развития на много десятилетий вперед. Паровозы 1-3-1 строятся у нас и по настоящее время, т. е. уже почти сорок лет.

Отсюда видно, насколько крупным событием являлся переход от паровоза типа 2-3-0 к типу 1-3-1, сделавшему дальнейшую судьбу типа 2-3-0 совершенно бесперспективной. Если бы не был осуществлен паровоз типа 1-3-1 и паровозники исключительно занимались бы усовершенствованием паровозов типа 2-3-0, то это привело бы пассажирский паровозный парк к преждевременному моральному устарению. В связи с этим представляют интерес высказывания некоторых специалистов - сторонников сложных четырехцилиндровых паровозов.

Например, в историческом очерке развития тех типов паровозов, которые прошли через опыты в 1912-1914 гг. на Николаевской ж. д., в томе 1, на стр. 19, сказано следующее: "употребление паровозов С, например, на Московско-Курской железной дороге с крутыми кривыми на нефти представляется мне технической ошибкой. В царские времена она объяснялась увлечением этими паровозами Н. Л. Щукина, который всю власть товарища министра употреблял на распространение паровозов С".

Далее в той же монографии, на стр. 210, мы читаем: "при нашем слабом верхнем строении паровозы с уравновешенной машиной заслуживают особого внимания. Сверх того, совместное применение системы компаунд с перегревом дает право ожидать от паровозов У у и значительной экономии в топливе. Всё это заставляло нас в 1913 г. видеть в серии У у вероятный тип ближайшего будущего".

На 23 совещательном съезде тяги в 1923 г. один из сторонников четырехцилиндровых паровозов заявил, что "если делать упрек вообще паровозам сложной конструкции с четырьмя цилиндрами, то значит раз навсегда отказаться вообще от каких бы то ни было успехов в паровозостроении".

Второй пример соревнования обеих групп можно видеть в сопоставлении паровозов 2-3-1 Л п и 1-3-1 С у.

Характеристики обоих паровозов приведены в табл. 19. Они позволяют видеть значительное превосходство котла паровоза Л п над котлом паровоза С у по поверхности нагрева, но это превосходство получено за счет трубчатой части, а не за счет топки, которая несколько больше на паровозе С у. Поверхность нагрева топки составляет на паровозе Л п 6,6% от всей испаряющей поверхности нагрева, а на паровозе С у-9,4%.

Паровозы Л п проектировались специально на нефтяное топливо, а паровозы С у - на угольное. Развить топку достаточного объема даже для нефти на паровозе Л п не удалось, вследствие ограничения в весе, который мог быть передан на заднюю тележку без риска превысить нагрузку, передаваемую от колесной пары этой тележки на рельсы.

Недостаточность объема топки дала себя чувствовать с первых дней службы паровозов Л п, т. е. еще во время первой показательной поездки 30 апреля 1915 г. от Петрограда до Окуловки и обратно, о результатах которой будет сказано далее.

Таблица 19. Сравнительные характеристики паровозов Л п и С у

Тип паровозаКотелМашинаЭкипажВес в рабочем состоянии т
давление пара ативодяная поверхность нагрева, м 2поверхность пароперегревателя, м 2площадь колосниковой решетки, м 2объем топки м 3диаметр и число цилиндров, ммход поршня, мдиаметр движущих колес, ммобщийсцепной
2-3-1 Л п12271854,657,62Х46065018409752
1-3-1 С у13197734,738,02Х57570018508554

При отоплении нефтью котел паровоза С у оказался экономичнее котла паровоза Л п на 6-7%. Средний температурный перепад газов в трубчатой части котла, отнесенный к сжиганию одинакового количества топлива в обоих паровозах, при опытах был примерно одинаков. А так как теплоемкости газов сгорания в обоих случаях почти не отличались, то можно вывести заключение, что передняя часть поверхности нагрева труб, удлиненных в паровозе Л п против С у на 200 мм, использовалась недостаточно эффективно, тем более, что общее число труб на паровозе Л п больше, чем на С у.

Этот пример лишний раз подтверждает правильность вывода, сделанного акад. С. П. Сыромятниковым на основании глубокого анализа теплового процесса паровозного котла, о бесполезности развития его поверхности нагрева за счет удлинения трубчатой части.

В данное время установлено, что четырехцилиндровая машина одиночного расширения, вследствие возрастания в ней потерь, расходует в среднем на 8,5% пара больше, чем двухцилиндровая. Расход же пара машиной паровоза Л п превышает расход машиной паровоза С у почти на 30%.

Поэтому следует считать, что машина паровоза Л п, несмотря на целый ряд весьма положительных ее качеств, как спрямление каналов, хорошее развитие впускной и выпускной системы и пр., - оказалась малоэкономичной.

Приводимые нами данные базировались исключительно на результатах научно поставленных опытов. О результатах регулярной эксплоатации паровозов Л п на Московской линии Октябрьских железных дорог совместно с паровозами С у с 1924 по 1936 г. будет подробнее сказано ниже.

Следовательно, и в данном примере преимущество осталось за двухцилиндровой машиной.

Последнюю попытку применения на наших дорогах паровозов с трехцилиндровой машиной в сочетании с двухосной передней тележкой мы видим в трехцилиндровых паровозах 2-4-0 М (фиг. 70).

Попытка эта, как известно, была наиболее неудачной. Впоследствии паровозы М были значительно улучшены путем переделки их машин на двухцилиндровые М р.

Развитие паровозов с двухцилиндровой машиной привело к весьма совершенному паровозу 1-4-2 ИС (фиг. 71).

Чтобы судить о мощности этого паровоза, в табл. 20 приводятся сравнительные характеристики его с паровозами С и С у.

В последнем примере нельзя сделать параллельного сравнения обоих паровозов (М и ИС) вследствие их резкого различия. Тип паровоза 1-4-2 значительно превосходит тип 2-4-0, так как в нем возможно размещение большей топки.

Таблица 20. Сравнительные характеристики паровозов С, С у и ИС

Тип паровозаКотелМашинаЭкипажВес в рабочем состоянии т
давление пара ативодяная поверхность нагрева, м 2поверхность пароперегревателя, м 2площадь колосниковой решетки, м 2диаметр и число цилиндров, ммход поршня, мдиаметр движущих колес, ммобщийсцепной
1-3-1 С13207523,82Х55070018307648
1-3-1 С у13197734,732Х57570018508554
1-4-2 ИС152951397,032Х670770185013380

Из приведенных сравнений нельзя все же сделать окончательного вывода о том, что трех- и четырехцилиндровые паровозы являются вообще малоэкономичными, так как этих типов паровозов у нас было спроектировано немного, и мы имели по ним значительно меньший опыт, чем по двухцилиндровым, подвергавшимся непрерывному совершенствованию.

Вышеуказанные теплотехнические недостатки трех- и четырехцилиндровых паровозов могли являться следствием случайных причин и недостатков отдельных конструкций.

Со стороны же рельсового пути и мостов выгоды от обращения по ним четырехцилиндровых паровозов практически не ощутимы, так как на износ пути и мостов оказывает влияние множество других причин, совершенно поглощающих указанные выгоды.

Известно, например, что от общего числа пар поездов - пассажирские поезда в среднем составляют около 10%. В свою очередь - три спаренных колесных пары пассажирского паровоза составляют 4-5% общего числа колесных пар всего поезда. Следовательно, общее число спаренных колесных пар пассажирских паровозов, пропускаемых по железнодорожному пути, едва составляет 0,5% от общего числа колесных пар всех поездов, т. е. величину самую незначительную.

Например, промежуток времени работы паровозов Л п на Октябрьской ж. д. не был службою пути отмечен со стороны какого-либо сокращения расходов по содержанию и ремонту верхнего строения пути и мостов.

Испытания, которые производились в 1924 г. на Октябрьских ж. д. с паровозами Л п и С при наивысших скоростях, для определения воздействия их на пролетные строения трех испытуемых мостов показали, что по величине динамических коэфициентов напряжений паровоз Л п не обнаружил преимуществ перед паровозом С.

Наблюдения показывают, что вредное вертикальное воздействие на путь оказывает задняя поддерживающая колесная пара при длинной базе и в особенности не сбалансированная с остальной системой рессорного подвешивания. С этой стороны паровозы Л п, а также С у по воздействию на путь были менее благоприятны, чем паровозы С. Автору неоднократно приходилось наблюдать исключительно сильные удары задней поддерживающей колесной пары о крестовины и на стыках при езде на паровозах Л п с высокими скоростями. Таких ударов в паровозах С никогда не наблюдалось.

При скоростях порядка 120 км/час двухцилиндровая простая машина допускает вполне хорошее уравновешивание, что и наблюдается в лучших наших пассажирских паровозах С и С у, отличающихся весьма плавным ходом. Более того, даже в быстроходных паровозах 2-3-2 Коломенского и Ворошиловградского з-дов, предназначенных для скоростей 160-180 км/час, простая двухцилиндровая машина также нашла применение и показала отличную работу.

Издержки по путевому хозяйству во многом зависят от величины грузооборота, при увеличении которого необходимо производить усиление пути. На износ рельсов, кроме того, в значительной степени влияет состояние бандажей и в особенности наличие выбоин в вагонных колесах.

Остается сделать еще ряд замечаний по поводу типа передней тележки. При выборе нового типа пассажирского паровоза в пояснительной записке Владикавказской ж. д. в 1915 г. было написано следующее: "дороге были известны хорошие качества паровозов типа Прери (речь шла о паровозах 1-3-1С) в отношении мощности и сравнительной легкости конструкции, но она полагала, что сочлененная тележка, которой снабжены эти паровозы, никоим образом не может заменить нормальной двухосной тележки, безусловно необходимой для извилистого пути и больших скоростей (например, более 80 верст в час)". Мнение это в то время было довольно распространенным, и его отчасти породили некоторые неполадки, замеченные при движении в кривых первых паровозов С. Однако, как было сразу же выяснено, эти дефекты зависели не от типа тележки, а от чрезмерно сильных пружин возвращающего устройства тележки, примененных по первому варианту (3000 кг). С заменой их менее жесткими пружинами (около 470 кг) все дефекты были устранены, и тележка в дальнейшем работала почти безупречно. Тем не менее ряд специалистов продолжал безапелляционно считать сочлененную тележку - тележкой второго сорта, не приводя, однако, в подкрепление этого мнения никаких убедительных данных. Переход к двухосной тележке можно считать вполне обоснованным только для скоростей свыше 130-140 км/час.

С точки зрения той теории, которую, повидимому, признавали и составители пояснительной записки Владикавказского пасифика 2-3-1, так как находили возможным на нее ссылаться, сочлененная тележка, как показали сравнительные расчеты, которые проделал проф. А. О. Чечотт, в динамическом отношении незначительно уступает двухосной.

Широкому распространению сочлененных тележек способствовала также длина поворотных кругов во многих депо, лимитирующая длину паровозов.

17. Паровозы 2-2-0 П и Дк

Во второй половине девятнадцатого столетия на русских железных дорогах пассажирские поезда обслуживались преимущественно паровозами 1-2-0, близкими по мощности своим современникам - товарным паровозам 0-3-0. Паровозы имели двухцилиндровые машины одиночного расширения.

К девяностым годам тяговые свойства этих паровозов уже перестали соответствовать растущему из года в год пассажирскому движению, и назрела необходимость введения более мощных паровозов.

(54KB) фиг. 35 Паровоз Пр; фиг.36 Паровоз Пр.

В 1891 г. по инициативе А. П. Бородина и под его руководством для Юго-Западных ж. д. был спроектирован более мощный для того времени пассажирский паровоз 2-2-0 с четырехцилиндровой машиной тандем двойного расширения, с передней двухосной тележкой. После всесторонних испытаний первого паровоза этого типа и удовлетворительных результатов работы в эксплоатационных условиях, он был принят для дальнейшей постройки, которая состоялась в Одесских главных мастерских Юго-Западных ж. д. К 1894 г. было построено еще шесть таких паровозов, с внесением в них ряда улучшений (фиг. 35). В этих паровозах впервые в России была применена топка с плоским потолком кожуха. Диаметр движущих колес был принят равным 2000 мм. В то время это был самый быстроходный русский паровоз. До него только старинные паровозы Петербурго-Варшавской ж. д. с одной движущей колесной парой имели диаметр колес 2100 мм. В спарниках паровозов 2-2-0 Юго-Западных ж. д. вместо подшипников были применены бронзовые втулки. При объединении всей группы паровозов 2-2-0 с машинами тандем двойного расширения единой серией П паровозы 2-2-0 Юго-Западных ж. д. получили индекс П б (Бородин).

(73KB) фиг.37 Паровоз Пп; фиг.38 Паровоз Дк.

В 1899 г. Московско-Виндаво-Рыбинская ж. д. заказала паровозы того же типа Коломенскому з-ду. В несколько усиленном и измененном виде они были построены с 1897 по 1900 г. в числе 30 шт. и получили серию Пр. Диаметр движущих колес, вследствие утолщения бандажей, был увеличен до 2010 мм (фиг. 36). С 1902 по 1905 г. 12 паровозов П р были построены Коломенским з-дом для Варшавско-Венской ж. д. на колею 1435 мм.

(31KB) фиг.39 Паровоз Д.

Последняя и улучшенная разновидность паровозов 2-2-0 тандем двойного расширения была спроектирована и построена Путиловским з-дом для Петербурго-Варшавской и Юго-Западных ж. д. Паровозы строились с 1897 по 1902 гг. и получили серию П п (фиг. 37). За этот промежуток времени все пассажирские и скорые поезда на указанных железных дорогах обслуживались преимущественно паровозами П п. После начала введения в 1903 г. на Петербурго-Варшавской ж. д. более сильных пассажирских паровозов с тремя движущими колесными парами серии Н в, паровозы 2-2-0 П п, как уступающие им по силе тяги, стали переводиться на второстепенные линии, а также пригородные поезда. Часть их была передана и на Балтийскую ж. д., где они до 1908 г. работали между Петербургом и Ораниенбаумом.

Ввиду сложности машины тандем двойного расширения и ее неудобств в уходе и ремонте, были сделаны попытки строительства паровозов 2-2-0 с двухцилиндровыми машинами двойного расширения. В 1891 г. Коломенский з-д построил такие паровозы для Петербурго-Варшавской ж. д. в количестве 19 шт. Паровозы были названы серией Д к (фиг. 38).

В них был применен радиально-маятниковый парораспределительный механизм. Служба паровозов Д к и специальные испытания их показали, что они не дали заметных преимуществ перед паровозами 1-2-0 в тяговом отношении, но расход топлива у них был более высоким. Поэтому эти паровозы дальнейшего распространения не получили.

Вторым паровозом 2-2-0 с двухцилиндровой машиной двойного расширения был построенный в 1902 г. Ростовскими главными мастерскими Владикавказской ж. д. для линий второстепенного значения (фиг. 39). Паровозы эти оказались малоэкономичными по расходу топлива, и постройка их была прекращена. Это были последние на наших дорогах пассажирские паровозы широкой колеи с двумя движущими колесными парами.


Характеристики паровозов 2-2-0 приведены в табл. 21.

Таблица 21. Характеристики паровозов 2-2-0 П и Д

СерияДиаметр цилиндров, ммХод поршня, ммДиаметр движущих колес, ммДавление пара, атиПоверхность нагрева испаряющая, м 2Площадь колосниковой решетки, м 2Вес, т
высокого давлениянизкого давлениясцепнойв рабочем состоянии
П б2Х3382Х5006002000121111,872744
П р2Х3602Х5506002010121412,22950
П п2Х3652Х5476102000121462,53058
Д к4606706501980111462,462652
Д4406606001552121272,523055,2

18. Паровозы 1-3-0 Н и Я

Дальнейшее развитие пассажирских паровозов с двумя спаренными колесными парами не могло дать заметного увеличения их тяговой мощности. На некоторых железных дорогах, и в особенности на Николаевской, вес поездов к девяностым годам прошлого столетия возрос настолько, что паровозы с двумя движущими колесными парами приходилось пускать двойной тягой. По этим причинам Министерство путей сообщения поручило проф. Н. Л. Щукину спроектировать новый тип пассажирского паровоза с тремя движущими колесными парами, с нагрузкой на рельсы от колесной пары 12,5 т. Был принят паровоз типа 1-3-0 с двухцилиндровой машиной двойного расширения с радиально-маятниковым парораспределительным механизмом и передней радиальной колесной парой.

Здесь уместно напомнить, что тип 1-3-0 впервые появился в России еще в 1878 г., т. е. на 14 лет раньше, чем в других странах.

(101KB) фиг.40 Паровоз Нд; фиг.41 Паровоз Нв; фиг.42 Паровоз Ну; фиг.43 Паровоз Нп.

В 1892 г. Александровский з-д построил два паровоза по проекту Н. Л. Щукина. Им была присвоена серия Н д . Паровозы оказались несколько более тяжелыми, чем предполагалось по проекту, и нагрузка от движущей колесной пары на рельсы доходила в них до 14,7 т. По нормам того времени такая нагрузка была недопустима. Кроме того, возникли препятствия и юридического порядка, так как пассажирским типом было принято считать паровозы только с одной или двумя движущими колесными парами. Дав специальное разрешение к обращению этих паровозов только на Николаевской ж. д., отличавшейся исключительно хорошим состоянием пути и мостов, Министерство путей сообщения настаивало на ограничении скорости движения паровоза до норм товарных, и только позднее разрешило поднять скорость до 70 верст в час.

(235KB) фиг.44 Паровоз Нш; фиг.45 Паровоз Нк; фиг.46 Паровоз Нч; фиг.47 Паровоз Я.

Никаких вредных последствий от превышения нагрузки, однако, замечено не было, и с 1895 г. давление в 15 т было признано допустимым при рельсах весом 24 фунта в погонном футе.

Из этого примера видно, что паровозу в своем развитии приходилось опрокидывать консервативные нормы царской России, буквально завоевывая себе путь к дальнейшему прогрессу. Приведенный пример завоевания нагрузки в 15 т паровозом Н д в 1892 г. повторился и в 1907 г., когда 16-тонная нагрузка была завоевана паровозом Щ.

Предельная скорость паровоза Н д, установленная в 1892 г. в 70 верст в час, после опубликования трудов Н. П. Петрова по расчету рельсов, в 1914 г., при тех же рельсах была доведена до 108 км/час. Старые 24-фунтовые рельсы Уральских з-дов, уложенные на Николаевской ж. д. в 1890 г., прослужили на многих участках до 1930 г., и по ним обращались паровозы 2-3-1 Л п с давлением от колесной пары до 20 т, со скоростями до 100-110 км/час, без ограничений и каких-либо вредных последствий.

Несимметричность двухцилиндровой машины двойного расширения вызвала у ряда специалистов сомнение в целесообразности применения ее в быстроходных паровозах. С целью опытного сравнения машины двойного расширения с машиной одиночного расширения, в 1895-1896 гг. Александровский з-д при постройке десяти паровозов Н д два из них выпустил с машиной одиночного расширения. Паровозы получили серию Н а. Цилиндры в них были приняты одинакового диаметра с цилиндрами высокого давления паровозов Н д (480 мм). Пятилетняя их служба в совершенно одинаковых условиях с паровозами Н д показала, что по расходу топлива они менее экономичны. Особых преимуществ в конструктивном отношении паровозы Н а не обнаружили. При первом капитальном ремонте они были переделаны на двойное расширение.

В 1896 г. паровозы Н д были несколько переконструированы и усилены по цилиндрам. Песочница, расположенная на площадке, заняла обычное расположение на котле (фиг. 40). Паровозы Н д типа 1897 г. получили распространение только на Николаевской ж. д., где ими до 1910-1912 гг. обслуживались все пассажирские поезда - от почтовых до курьерских. Дорога до сих пор помнит безупречную службу этих паровозов. Радиально-маятниковые механизмы на некоторых из них при капитальном ремонте на Александровском з-де были заменены кулисно-маятниковыми. Паровозы Н д в количестве нескольких единиц работали также на Варшавской линии Северо-Западных ж. д. и на Сызрано-Вяземской ж. д.

В 1901 г. паровоз Н д был переконструирован по проекту Коломенского з-да. Радиально-маятниковый механизм был заменен кулисно-маятниковым, и вместо передней радиальной колесной пары была применена одноосная тележка. Плоский золотник цилиндра высокого давления был заменен цилиндрическим. Паровоз был назван серией Н в и имел диаметр движущих колес 1900 мм (фиг. 41). Для железных дорог с подъемами более 8-10 0/00, на которых требовались меньшие скорости, но большая сила тяги, паровозы серии Н стали строиться с движущими колесами, имеющими диаметр 1700 мм. Они были названы серией Н в. Из частных железных дорог их заказывала только Московско-Виндаво-Рыбинская. По требованию этой дороги часть паровозов Н в была оборудована улучшенными будками машинистов. Паровозы Н В и Н в оказались очень удачными и, получив самое широкое распространение, проработали много лет, уступив место более мощным паровозам. Они строились всеми отечественными паровозостроительными заводами.

(34KB) фиг.48 Паровоз Нр.

В 1907-1908 г. Московско-Виндаво-Рыбинская ж. д. по инициативе проф. А. О. Чечотта заказала Путиловскому з-ду восемь паровозов серии Н с диаметром колес 1700 мм, с машинами одиночного расширения и пароперегревателями. Первые четыре паровоза были вначале оборудованы камерными пароперегревателями, расположенными в дымовых коробках, и имели по одной жаровой трубе диаметром 299 мм. Неудовлетворительная работа такого пароперегревателя заставила произвести переделку паровозов на жаротрубную систему. Остальные четыре паровоза были выпущены заводом с пароперегревателями жаротрубной системы.

Следует отметить, что эта дорога была третьей после Московско-Казанской и Юго-Восточной ж. д., начавшей введение паровозов с пароперегревателями. Паровозы Московско-Виндаво-Рыбинской ж. д. с пароперегревателями и машинами одиночного расширения получили серию Н пп. Почти одновременно с этим Сормовский з-д построил для Николаевской ж. д. три паровоза Н Пс с пароперегревателем русской системы Ноткина и с колесами 1900 мм. Для объединения ведущих колесных пар с паровозами основных серий Н В и Н в, паровозы Н п и Н пс имели опережающие контркривошипы, вследствие чего с переходом к внутреннему впуску кулисные камни на передний ход заняли в кулисах верхнее положение.

Несколько позднее, в 1909-1910 гг., по инициативе Н.Л. Щукина паровозы Н В и Н в были усилены. Разработка проектов усиленных паровозов Н была поручена двум заводам - Невскому и Коломенскому. Оба завода шли совершенно различными путями. Невский з-д, в лице Н. В. Серебрякова, сохранив машину двойного расширения и насыщенный пар, увеличил колосниковую решетку и диаметр цилиндра низкого давления, подняв давление в котле до 13 ати. Усиленные паровозы имели также два варианта диаметров колес - 1900 и 1700 мм и были названы сериями Н У и Н у (фиг. 42). По проекту Коломенского з-да, в 1911 г. было построено 14 усиленных паровозов Н в четырех вариантах: Н п с машиной одиночного расширения и пароперегревателем (фиг. 43), Н шп с прямоточной машиной одиночного расширения при клапанном распределении и с пароперегревателем, Н ш (фиг. 44) с такой же машиной, но без пароперегревателя и Н к с двухцилиндровой машиной двойного расширения без пароперегревателя (фиг. 45). Все паровозы, по два для каждого из первых трех вариантов и 8 шт. последнего, построенные для Либаво-Роменской ж. д., имели колеса 1700 мм. В них было применено много новых деталей, благодаря чему они больше отличались от паровозов Н в, чем паровозы Н У.

Последнее обстоятельство способствовало распространению паровозов Н У, т. е. по проекту Невского з-да. Отметим, что основные детали машины паровоза Н п Коломенского з-да (цилиндры, движущий механизм и парораспределение) были разработаны с таким расчетом, чтобы их можно было применить при модернизации паровозов Н в и Н У с переделкой их машин на одиночное расширение и перегрев. Такая модернизация проводилась значительно позднее - в 1929-1930 гг., когда было переделано значительное количество паровозов Н в и Н У.

В 1910-1912 гг. Московско-Виндаво-Рыбинская ж. д. заказала Путиловскому з-ду восемь паровозов по типу Н в, но с пароперегревателями. Они получили серию Н ч и оказались довольно экономичными. Опыты, однако, позволили установить, что цилиндр низкого давления, взятый в них по паровозу Н в, был недостаточен (фиг. 46).

На паровозах Н у и Н ч, как имеющих машины двойного расширения, были применены приборы отправления систем Емельянова и Петрова, которые были лучшими из известных в мировой паровозной практике.

В 1912-1914 гг. почти все паровозы серии Н прошли опыты, на основании которых можно было дать им оценку. Наиболее сильным и экономичным оказался паровоз Н шп. При прямоточной машине выпуск пара совершается чрезвычайно быстро, и потому цилиндры не успевают охлаждаться. Степень сжатия доходила до 90%, что при отсутствии перегрева в паровозах Н ш приводило к уменьшению экономичности машины. В паровозах Н шп при перегреве та же машина оказалась наиболее экономичной. Резкие толчки пара при выпуске приводили, однако, к быстрому расшатыванию креплений цилиндров и передней части рамы Поэтому паровозы Н ш и Н шп не получили распространения. Впоследствии, в 1922-1923 гг., прямоточная машина с уменьшенным сжатием была применена в двух опытных паровозах 0-5-0 Э ш. Паровозы Н п и Н ч также оказались экономичными, но при малых скоростях лучше работал паровоз Н ч, а при больших - паровоз Н п. Прочие паровозы, как работающие насыщенным паром, значительно уступали первым, давая средние результаты.

Невским з-дом в 1896 г. для Московско-Ярославско-Архангельской ж. д. был спроектирован и построен в количестве 35 шт. паровоз типа 1-3-0 Я, с машиной одиночного расширения и радиально-маятниковым механизмом.

Эти паровозы были менее экономичны, чем паровозы Н д или Н в. В последующие годы эти паровозы были заказаны также для Либаво-Роменской, Полесской и Закавказской ж. д. (фиг. 47). Московско-Виндаво-Рыбин-ская ж. д. в 1898-1900 гг. заказала такие же паровозы за границей в количестве 6 шт. Они были названы серией Н р (фиг. 48). Радиально-маятниковый механизм в этих паровозах, имеющий отводный радиус к цилиндру, давал частые поломки, почему был переделан на контркривошипный по типу паровозов Н д. Паровозы были малоэкономичными, и в Рыбинских главных мастерских они были переделаны на двойное расширение, чем были несколько улучшены.

Характеристики паровозов Н и Я приведены в табл. 22.

Таблица 22. Характеристики паровозов 1-3-0 Н и Я

СерияДиаметр цилиндров ммХод поршня ммДиаметр движущих колес ммДавление пара атиПоверхность нагрева м 2Площадь колосниковой решетки м 2Вес т
высокого давлениянизкого давленияиспаряющаяпароперегревателясцепнойв рабочем состоянии
Н д 1893 г.480720650190011163-2,24457
Н д 1897 г.500730650190012163-2,24558
Н в500730650190012152-2,24558
Н В500730650170012162-2,24558
Н у500750650190013157-2,65062
Н У500750650170013157-2,65062
Н пп540-650170012114322,24356
Н пс540-650190012124,5362,24558
Н ч500730650170013140362,24558
Н п540-650170012127392,54861
Н ш500-650170014167-2,54659
Н шп540-650170012127392,54861
Н к500730650170014167-2,54659
Н р482-650180011161-2,340,552
Я482-650180011161-2,340,552

19. Паровозы 2-3-0 А, Ж, 3

Почти одновременно с началом постройки паровозов Н д, в 1891 г. на Владикавказской ж. д. возник проект паровоза 2-3-0, примерно той же мощности, с машиной двойного расширения и радиально-маятниковым механизмом. Разработка проекта была произведена дорогой совместно с Коломенским з-дом, который в том же году построил для нее 6 паровозов. Паровозы были названы серией А д (фиг. 49). При создании этого проекта, в противовес серии Н, имелось в виду получить менее тяжелый паровоз, при более удовлетворительном прохождении кривых с большими скоростями, благодаря наличию (66KB) фиг.49 Паровоз Ад; фиг.50 Паровоз Ав. передней двухосной тележки, считавшейся многими частными железными дорогами неотъемлемой принадлежностью пассажирских паровозов. Это мнение способствовало значительному распространению этих паровозов на наших железных дорогах не только частных, но и казенных. С 1895 г. по 1898 г. паровозы А д строились для дорог Рязано-Уральской, Юго-Восточной, Петербурго-Варшавской и др. В 1899 г. радиально-маятниковый парораспределительный механизм был заменен кулисно-маятниковым, и паровозы, получившие серию А в, продолжали строиться до 1907 г. Они получили распространение еще на целом ряде дорог как казенных, так и частных (фиг. 50).

(55KB) фиг.51 Паровоз Ж; фиг.52 Паровоз З.

Кроме Коломенского з-да, их строили заводы Сормовский, Харьковский и Луганский, а частично они ввозились из-за границы, где строились по чертежам Коломенского з-да.

Эксплоатационный опыт показал, что паровозы А д и А в значительно уступали паровозам Н д и Н в в быстроходности и экономичности. Никаких особых преимуществ от применения в них двухосной тележки также обнаружено не было. Поэтому паровозы А д и А в, не выдержавшие соревнования с паровозами Н, имели меньшее распространение, чем последние.

Вторым типом паровозов 2-3-0 с машиной двойного расширения являлись построенные для Московско-Казанской ж. д. Коломенским з-дом в 1901 г. паровозы серии Ж (фиг. 51). Эти паровозы выгодно отличались от паровозов А в своей быстроходностью и исключительно плавным ходом при больших скоростях. Передняя движущая колесная пара была безребордной, а тележка имела начальное возвращающее усилие. Для уменьшения виляния на ходу и для направления в кривых, паровоз сзади схватывался боковыми водилами тендера, примененными в тендерах и ряда других паровозов Московско-Казанской ж. д., в том числе и на паровозах 0-4-0V. Паровозы Ж получили распространение также на некоторых казенных Северо-Западных (Балтийская линия) и Юго-Западных железных дорогах. Их строили заводы: Коломенский, Невский и Харьковский.

Первым инициатором применения в России пароперегревателей был Е. Е. Нольтейн, который ввел в 1902 г. на Московско-Казанской ж. д. первый паровоз, работающий перегретым паром.

Это был паровоз 2-3-0 Ж, который после переделки на перегрев и машину одиночного расширения получил серию 3 (фиг. 52). Пароперегреватель первого паровоза был камерного типа, расположенный в дымовой коробке, и имел одну жаровую трубу диаметром 285 мм. Через два года на Московско-Казанскую ж. д. поступило еще восемь таких паровозов, отличавшихся от первого некоторыми деталями. Камерные пароперегреватели, оказавшиеся неудовлетворительными ввиду хронической течи жаровой трубы и низкого перегрева, были заменены жаротрубными с четырехтрубными двухоборотными элементами. Как показали эти первые опыты, перегретый пар, благодаря своей текучести, давал значительную утечку через золотники, поршни и сальники. Поэтому дальнейшее развитие конструктивных форм паровозной машины при работе перегретым паром сводилось к борьбе с этой утечкой.

(18KB) фиг.53 Паровоз КШ.

Паровозы 3 строились Коломенским з-дом для Московско-Казанской ж. д. до 1904 г.

В 1906 г. Коломенский з-д построил 15 таких же паровозов для Юго-Восточных ж. д., но с увеличенными цилиндрами, имеющими в диаметре 575 мм (фиг. 53). Паровозы имели серию КШ. У восьми из этих паровозов наблюдались частые поломки осей. Вследствие серьезности этих случаев была образована специальная комиссия для расследования причин поломки, под председательством Б. Б. Сушинского и при участии И. А. Стажарова, впоследствии профессора Ленинградского технологического института и Военно-транспортной академии.

Комиссия пришла к выводу, что причинами поломок осей являлись удары конденсационной воды в цилиндрах в связи с увеличением их в диаметре и недостаточные размеры осей при неудовлетворительности технических условий приемки их материала.

Кроме рассмотренных паровозов 2-3-0, на Московско-Курской, Нижегородско-Муромской и других железных дорогах одновременно работали паровозы 2-3-0 американской постройки, имеющие серию В и близкие по размерам паровозам 1-4-0 X. Паровозы имели четырехцилиндровые машины с наружными цилиндрами, расположенными одни над другими, причем здесь вверху помещались цилиндры высокого давления, а внизу - низкого давления. На паровозах X, как мы видели, расположение было обратным.

С точки зрения удобства паровпускной системы более совершенным являлось расположение цилиндров по паровозу 2-3-0, что обычно и применялось в пассажирских паровозах. В товарных же паровозах, при меньшем диаметре колес, такое расположение не могло быть осуществлено по условиям габарита.

Паровозы 2-3-0 В имели много конструктивных недостатков. Слабость креплений топки, изломы чугунных эксцентриковых хомутов, лопанье чугунной пяты тележки, топорность изготовления деталей и пр. резко отличали их от паровозов отечественной постройки. Паровозы 2-3-0 В были уравновешены неудовлетворительно. Уже при скорости 60 км/час, под действием избыточных противовесов, наступала полная разгрузка ведущих колес. Паровозы же предназначались для скорости 100 км/час. (Протоколы 25-го совещательного съезда тяги, стр. 275-279) Выдающийся русский теоретик и знаток динамики паровоза А. С. Раевский не без основания называл американское паровозостроение безграмотным.

Характеристики паровозов А, Ж и 3 приведены в табл. 23.

Таблица 23. Характеристики паровозов 2-3-0 А, Ж, 3

СерияДиаметр цилиндров ммХод поршня ммДиаметр движущих колес ммДавление пара атиПоверхность нагрева м 2Площадь колосниковой решетки м 2Вес т
высокого давлениянизкого давленияиспаряющаяпароперегревателясцепнойв рабочем состоянии
А500730650183012152-2,164462
А в500730650183012152-2,164462
Ж500730600170012166-2,34464
З540-600170012150312,34464
КШ Юго-Восточной ж.д.575-600170012--2,3--
В2Х3562Х610660182912163-1,94463

20. Паровозы 2-3-0 Г, Б, К

Слабость паровозов А д и А в, спроектированных первоначально для Владикавказской ж. д., вынудила эту дорогу разработать новый усиленный тип пассажирского паровоза, оставив в нем двухцилиндровую машину двойного расширения.

Проектирование велось Брянским з-дом под руководством инженера В. И. Лопушинского. Построенные на том же заводе паровозы принадлежали к типу 2-3-0 и получили серию Г (фиг. 54). Проектирование и постройка их велись совместно с товарными паровозами 1-4-0 Ш. Они имели одинаковые котлы, цилиндры и другие части машины. Подобно паровозам Ш, паровозы Г были заказаны как для Владикавказской, так и для Китайско-Восточной ж. д. Паровозы оказались тяжелее проектных, и нагрузка на рельсы от движущих колесных пар доходила до 17 т. Некоторые конструктивные недостатки этих паровозов и указанное превышение веса ограничили применение их только двумя названными дорогами, так же как и паровозов Ш. Паровозы Г Владикавказской ж. д. были впоследствии Ростовскими главными мастерскими переделаны на машину одиночного расширения и в них были установлены пароперегреватели (серия Г п). На Китайско-Восточной ж. д. те же паровозы также снабжались пароперегревателями, но с оставлением в них машины двойного расширения (серия Г ч).

(55KB) фиг.54 Паровоз Г; фиг.55 Паровоз Б.

При заказе в 1906 г. Брянскому з-ду более мощных пассажирских паровозов, Московско-Киево-Воронежская ж д. остановилась на готовом проекте паровоза 2-3-0 Г, с внесением в него по предложению завода ряда конструктивных улучшений и с переходом на машину одиночного расширения и перегрев.

Диаметр движущих колес был увеличен до 1830 мм. Первые три пробных паровоза были построены в 1908 г. После испытаний и вторичной переработки проекта тем же заводом в лице С. О. Розенблюма и Н. Ф. Денисова паровоз был построен в окончательном варианте и получил серию Б (фиг. 55). Ведущей колесной парой была принята передняя, так же как и в паровозе Г. Диаметр золотников был принят равным 230 мм - наименьший из применяемых на русских паровозах. Паровозы Б были лучше паровозов Г и отличались высокой экономичностью и быстроходностью. Они получили значительное распространение и по настоящее время работают на второстепенных линиях.

(58KB) фиг.56 Паровоз К, 1908 г.; фиг.57 Паровоз К, 1909 г.

В 1909 г. паровозы Б поступили также на Варшавскую линию Северо-Западных ж. д., с которой вскоре после введения паровозов С были переданы на Николаевскую ж. д. Работая со скорыми и курьер-скими поездами, эти паровозы обнаружили интересную особенность установленную опытом машинистов. При скорости, близкой к 70- 75 км/час, паровозы требовали перекрытия регулятора и подтягивания винта к центру, после чего регулятор открывался на большой клапан, и винт постепенно отпускался на рабочую отсечку (0,2-0,3). Только после этого паровоз начинал увеличивать скорость, свободно развивая 90, 100 км/час и более. Без этого они не развивали более 70-75 км/час. Очевидно в паровом тракте создавались какие-то завихрения и мертвые пространства, препятствующие установлению пульсирующего тока пара.

Имея глубокую и длинную топку, паровозы Б особенно удовлетворительно работали на нефтяном топливе. При угольном отоплении они страдали частым забиванием жаровых труб и элементов пароперегревателя, чему способствовал малый внутренний диаметр труб, равный 119 мм.

В паровозе Б мы видим завершение последовательного развития паровоза А в сперва в паровоз Г, затем в паровоз Б, подобно тому как паровоз 1-4-0 Ц превратился сперва в более мощный паровоз Ш и далее в паровоз Щ.

Дальнейшее усиление и развитие паровозов 2-3-0 Ж и 3 привело к новому более мощному паровозу К. Этот паровоз был разработан Коломенским з-дом совместно с Московско-Казанской ж. д. по ее заказу в 1906-1907 гг. Первые паровозы К оказались тяжелее проектных и потому имели распространение только на Московско-Казанской ж, д. В 1908 г. Коломенским з-дом проект был пересмотрен с целью его облегчения. Проект был одобрен Комиссией подвижного состава и тяги в 1908 г. для правительственного заказа. Паровозы, начавшие строиться с этого года, получили распространение на многих железных дорогах (фиг. 56). Имея мощность близкую к паровозу Б, этот паровоз на протяжении двух-трех лет оспаривал у него первенство. Дорогам предоставлялось право выбора одного из этих почти равноценных типов.

(41KB) фиг.58 Паровоз Ку.

В этом паровозе впервые были применены многие оригинальные конструкции. Для увеличения колосниковой решетки топка была сделана уширенной и размещена над рамой. Это потребовало поднятия оси котла над уровнем рельсов на 3100 мм. Столь высокое расположение котла до этих пор не применялось ни на одном нашем паровозе. До появления паровоза К, паровозы, имеющие столь высокое расположение центра тяжести котла, считались недостаточно устойчивыми. Однако, как показал опыт, у паровозов с высоко поднятым котлом размах покачиваний хотя и больший, чем при низком расположении котла, но зато частота этих размахов значительно меньше. Это объясняется тем, что все толчки со стороны пути в высоких паровозах скорее поглощаются рессорным подвешиванием, а следовательно меньше передаются на раму. Высокие паровозы плавно и медленно покачиваются в пути, но в них нет частых и отрывистых колебаний, характерных для паровозов с низко сидящим котлом. Боковое давление колес на рельсы, и особенно в кривых, также меньше при высоком расположении центра тяжести, чем при низком. После удачного опыта с паровозом К высокое поднятие котла уже никаких сомнений не вызвало.

Опора на тележку производилась через шаровую пяту на шаровой шкворень тележки, обращенный выпуклостью кверху. Такая конструкция оказалась недостаточно устойчивой и в ней неудовлетворительно был решен вопрос о смазке. Отсутствие реборд на передней движущей колесной паре и незначительность начального возвращающего усилия тележки вызывали склонность паровозов к вилянию, что не удавалось заметно ослабить даже при наличии водил тендера, примененных на паровозах Ж и 3 Московско-Казанской ж. д.

Продолжая постройку паровозов К в 1909 г., завод внес в них еще некоторые изменения, из которых наиболее существенным было улучшение пяты тележки, которая была перевернута выпуклостью вниз, с передачей на нее давления шаровой пяты, прикрепленной к междуцилиндровому креплению рамы снизу. Этим были улучшены условия смазки. Изменено положение рессоры передней движущей колесной пары, переставленной из верхнего расположения в нижнее (под буксой), при котором эта рессора заняла одинаковое с прочими рессорами расположение. Лобовая стенка будки машиниста из заостренной вперед сделана обычной, плоской, и площадка спереди поднята на одинаковую высоту вокруг всего котла, для удобства обслуживания дымовой коробки. Опорное крепление топки над рамой, недостаточно солидное в первых паровозах, было значительно усилено.

Паровозы К типа 1909 г. строились также на Путиловском з-де. Два из них, поступившие на Николаевскую ж. д., были оборудованы парораспределительным механизмом Савельева (фиг. 57). Механизм, однако, давал частые поломки. Для исследования причин были построены планы скоростей и ускорений шарниров, причем было обнаружено, что ускорение в одном шарнире стремилось к бесконечности. Это и явилось препятствием к распространению механизма Савельева.

Диаметр движущих колес, принятый в паровозах К равным 1700 мм, оказался недостаточным для больших скоростей, являясь причиной постепенного расшатывания креплений паровоза при большом числе оборотов.

В 1911 г. Коломенский з-д усилил этот паровоз по котлу и увеличил в нем диаметр движущих колес до 1900 мм. Построенный в 1912 г. паровоз получил серию К у (фиг. 58). Это был наиболее мощный и быстроходный русский паровоз типа 2-3-0, не получивший, однако, распространения далее Московско-Казанской ж. д., для которой и был построен. Причинами тому были, во-первых, слабость конструкций движущего механизма и ходовых частей, которые пришлось сильно облегчать по весовым соображениям, чтобы не допустить, по требованию Министерства путей сообщения, давления свыше 16 т от колесной пары, и, во-вторых, сам тип 2-3-0 уже не имел перспектив в будущем, так как к тому времени уже был построен паровоз 1-3-1 С, значительно превосходящий все паровозы 2-3-0.

Характерной особенностью экипажной части паровозов К у являлось отсутствие в рессорном подвешивании балансиров. Каждая рессора была самостоятельной и представляла сочетание листовой рессоры с двумя спиральными. Паровоз был подвешен в семи точках, опираясь передней шаровой пятой на переднюю тележку и далее - на шесть самостоятельных рессор движущих колесных пар. Пята тележки была снова переконструирована и заняла положение, которое она имела в паровозах К типа 1908 г. Указанная система рессорного подвешивания, как статически неопределимая, себя не оправдала, требуя тщательного регулирования для получения одинаковых нагрузок от колесных пар на рельсы. Система самостоятельных рессор при отсутствии их балансировки в дальнейшем ни на одном русском паровозе не применялась.

Характеристики паровозов Г, Б и К приведены в табл. 24.

Таблица 24. Характеристики паровозов 2-3-0 Г, Б, К

СерияДиаметр цилиндров ммХод поршня ммДиаметр движущих колес ммДавление пара атиПоверхность нагрева м 2Площадь колосниковой решетки м 2Вес т
высокого давлениянизкого давленияиспаряющаяпароперегревателясцепнойв рабочем состоянии
Г510765700173014199-2,84675
Г п560-700173012169472,84675
Г ч510765700173014169472,84675
Б550-700183013164412,84673
К575-650170012162402,74672
К у575-650190013181473,24874

21. Паровозы 2-3-0 У

Пассажирское движение на Рязано-Уральской ж. д. обслуживалось преимущественно паровозами 2-3-0 А. Перспективы роста веса пассажирских поездов в начале текущего столетия заставили дорогу начать разработку нового, более мощного пассажирского паровоза. В то время техническая мысль дороги возглавлялась крупным знатоком подвижного состава А. Е. Делакроа, бывшим в то время начальником службы тяги. Разделяя взгляд о (33KB) фиг.59 Паровоз У. преимуществах четырехцилиндровых паровозов двойного расширения с коленчатой осью перед другими системами, А. Е. Делакроа был инициатором введения таких паровозов в России сперва на Рязано-Уральской ж. д., а потом на других дорогах. В историческом очерке развития паровозов У и У у, однако, не только не говорится о роли А. Е. Делакроа в создании этих паровозов, но даже и не упоминается о нем. Работая уже на склоне своих лет в Бюро мощных локомотивов при Ленинградском институте инженеров железнодорожного транспорта, д-р техн. наук А. Е. Делакроа многое из своего опыта передал молодым специалистам, работавшим под его руководством.

(36KB) фиг.60 Паровоз Уу.

Детальную разработку проекта паровоза У по заказу Рязано-Уральской ж. д. вели заводы Путиловский, Харьковский и, отчасти, Брянский. В июле 1903 г. Инженерным советом при Министерстве путей сообщения был утвержден проект паровоза У, представленный Путиловским з-дом и разработанный М. В. Гололобовым. Проект был доложен Совету Н. Л. Щукиным. Докладчик при этом высказал пожелание о размещении наружных цилиндров высокого давления позади передней тележки, что уменьшало длину поршневых скалок, приводя ее к нормальной. Значительная переделка проекта, связанная с этим хотя и весьма заслуживающим внимания предложением, вынудила от него отказаться. Первый паровоз У был построен Путиловским з-дом в марте 1907 г (фиг. 59).

Паровозы оказались экономичными и имеющими очень плавный ход. Опыты 1910 г. показали, что наиболее удовлетворительная их работа происходила при впусках около 30% в цилиндрах высокого давления. При больших впусках сказывалась слабость котла. В этих паровозах были применены секторные опоры в качестве возвращающего устройства передней тележки. Отличная работа тележки послужила широкому распространению секторных опор не только у нас, но и за границей. Они были созданы А. Е. Делакроа и имелись уже в тележке паровоза Н в. Паровозы У получили распространение и на других дорогах, в том числе на Николаевской и Ташкентской.

В 1911 г., по заказу Рязано-Уральской ж. д., Путиловский з-д усилил паровоз У, введя в него пароперегреватель. Паровоз получил серию У у (фиг. 60). Паровоз, как уже было отмечено выше, не оправдал возлагаемых на него надежд, утратив быстроходность, присущую паровозу У. Экономичная его работа происходила только при низких скоростях, порядка 50-60 км/час, для которых сложность четырехцилиндровой машины двойного расширения с коленчатой осью оправдана быть не могла. Имея одинаковый вес с паровозами 1-3-1 С, паровозы У у при больших скоростях уступали им по мощности почти в 1,5 раза. Дальнейшего распространения паровозы У у не получили.

По типу паровоза У у Путиловский и Харьковский з-ды разрабатывали более мощные паровозы 2-3-0 У уу для Московско-Виндаво-Рыбинской и других железных дорог. Проекты эти, однако, осуществлены не были.

Один из паровозов 2-3-0 У 23 января 1924г. вел в Москву со ст. Герасимово траурный поезд с телом Владимира Ильича Ленина по Рязано-Уральской ж. д. и закончил свою службу в музее в Москве.

Характеристики паровозов У приведены в табл. 25.

Таблица 25. Характеристики паровозов 2-3-0 У

СерияДиаметр цилиндров ммХод поршня ммДиаметр движущих колес ммДавление пара атиПоверхность нагрева м 2Площадь колосниковой решетки м 2Вес т
высокого давлениянизкого давленияиспаряющаяпароперегревателясцепнойв рабочем состоянии
У2Х3702Х580650173014182-2,64571
У у2Х4102Х580650173014153392,84976

22. Паровоз 1-3-1 С

12 марта 1911 г., под председательством Н. Л. Щукина, в поезде на Николаевской ж. д., во время пробной поездки с паровозом 1-3-1 С происходило заседание Комиссии подвижного состава и тяги. По предложению председателя, обратившего внимание Комиссии на благоприятные результаты испытания паровоза, а также на тщательность его изготовления и прекрасную продуманность всех отдельных частей, была выражена благодарность его строителям - Б. С. Малаховскому, С. И. Михину и Г. Соколову, много потрудившимся над созданием этого типа паровоза. Такую оценку паровоз получил после первой же поездки. Последующая практика, как известно, в полной мере оправдала высокую оценку, данную Н. Л. Щукиным. Паровозы С бесспорно были лучшими пассажирскими паровозами, построенными в России до Октябрьской революции (фиг. 61). Они получили самое широкое распространение и строились четырьмя заводами: Сормовским, Невским, Луганским и Харьковским, с 1911 по 1918 г.

(34KB) фиг.61 Паровоз С.

Многие прогрессивные идеи, подтвержденные дальнейшей практикой, уже были заложены в конструкции этого паровоза. Так, например, рессорное подвешивание, разделенное на три самостоятельные группы, представляет собою статически определимую систему. Паровые цилиндры имеют максимальное развитие впускной камеры, при котором отношение ее объема к полезному объему цилиндра составляет наибольшую в отечественных паровозах величину 0,354, в то время как в других паровозах старых серий оно заключается в пределах 0,2-0,14.

(34KB) фиг.62 Паровоз Св.

Благодаря хорошо спроектированному парораспределению, применению ромбической формы окон в золотниковых втулках и удачно построенной выпускной системе, паровозы С отличались исключительно легким ходом при высоких скоростях, уступив место по быстроходности только паровозам советской постройки 1-4-2 ИС и 2-3-2 Коломенского и Ворошиловградского з-дов. Шейки осей впервые не были снабжены буртиками, усложняющими изготовление осей и мешающими разборке букс при ремонте. Система конуса и дымовой трубы была построена на принципе максимального развития и использования площади соприкосновения паровой струи и газов, с изъятием петикота, не применяемого в современных паровозах. От паровоза С ведут также свое начало многие детали, считаемые теперь нормальными, как, например, двухклапанный регулятор с механизмом, дверца топочного отверстия, части арматуры и проч. В смысле удобства, ухода и доступности осмотра паровозы С считаются почти безупречными.

В то время как тип 2-3-0 развивался последовательно, и в паровозах Б и К у, являющихся логическим завершением этого развития, были применены многие достаточно проверенные долголетним опытом конструкции, паровоз 1-3-1 создавался совершенно заново, требуя от конструкторов решения гораздо более сложных задач. Тем не менее паровоз С оказался настолько продуманным в своих деталях, что при последующей массовой постройке не подвергался никаким значительным переделкам. Легкие конструкции, примененные в этом паровозе, позволили получить в нем весьма высокий строительный коэфициент.

Об этих достижениях русской технической мысли недалекого прошлого мы считаем необходимым напомнить потому, что о них часто или совсем забывают, или высказывают версии, не соответствующие действительности. Так, например, приводя общеизвестный факт принятия при создании советского паровоза С у за исходный образец не сам паровоз С, а его разновидность С в (фиг. 62), в пояснение говорится, что С в спроектирован на основании выявившихся недостатков серии С. К таким недостаткам относят якобы неудовлетворительное движение в кривых, чем по мнению авторов этой версии и вызвано применение в С в задней тележки, а не жесткой поддерживающей колесной пары, примененной в паровозе С.

Кто же, однако, был знаком с действительным ходом проектирования обоих паровозов, тот не позволит ввести себя в заблуждение. Паровоз С в проектировался для Варшавско-Венской ж. д., имеющей колею 1435 мм и низкий габарит. Чтобы вписать в него при этих условиях тот же котел, который имели паровозы С, ось котла пришлось расположить над уровнем рельсов на высоте 2900 мм, т. е. на 150 мм ниже расположения ее на паровозе С. Для размещения на паровозе С в топки и зольника, ось задней поддерживающей колесной пары пришлось отнести назад, на расстояние 3100 мм от оси задней спаренной колесной пары, в то время как на паровозе С это расстояние выходило равным 2200 мм. Удлинение базы паровоза С в против базы паровоза С на 900 мм вынудило Коломенский з-д применить сзади тележку, чтобы дать паровозу возможность проходить кривые наименьшего радиуса. Такова действительная история появления в паровозе С в задней тележки.

Удаление назад задней поддерживающей колесной пары, тем более - несбалансированной с остальным рессорным подвешиванием, ухудшило паровоз С в по воздействию на путь, а не улучшило, как это неверно трактовалось в печати.

Тележка Коломенского з-да, примененная в паровозе С в, а затем и в С у, оказалась в действительных условиях и сложнее и хуже тележки паровоза С. Об этом можно теперь сказать с полной определенностью на основании долголетнего опыта. Тележка паровоза С у , а следовательно и паровоза С в, требует более тщательной сборки, так как подрезы реборд и перекосы в них наблюдаются чаще, чем в тележке паровоза С. Укорочение жесткой базы паровозов С в и С у до 1925 мм против 4200 мм на паровозе С, облегчив прохождение кривых, способствовало, однако, появлению некоторой извилистости движения, особенно при больших скоростях.

Статически определимая система рессорного подвешивания, при которой нагрузки от колесных пар на рельсы не зависят от регулирования натяжения рессор, была в паровозе С в заменена статически неопределимой, т. е. была ухудшена.

Паровоз С в оказался тяжелее паровоза С более чем на одну тонну. Весовые же соображения во время проектирования обоих паровозов играли важнейшую роль.

Когда проектировался паровоз С у, то за образец был принят паровоз С в не потому, что он лучше паровоза С, а потому, что он более подходил для переделки, имея готовую заднюю тележку, безусловно необходимую в паровозе С у и требующую только удлинения.

Парораспределение на паровозе С, дающее, примерно, те же проходные сечения, что и парораспределение паровоза С в, а следовательно и паровоза С у, при меньших цилиндрах работает лучше. Кроме того, на паровозе С оно обеспечивает максимальную степень впуска около 80%, а на паровозах С в и С у только около 70%. Поэтому паровоз С лучше трогает с места. Абсолютные значения удельного расхода пара на паровозе С у ниже, чем на паровозе С, вследствие более высокого перегрева. Но минимум расхода на паровозе С у получен при скорости около 80 км/час, а на паровозе С - при 120 км/час. При тех же скоростях оба паровоза развивают и наибольшую мощность (табл. 33). Это указывает на то, что паровоз С у приспособлен к тяжелой пассажирской службе, а паровоз С к более легкой, представляя по машине скорее курьерский, чем пассажирский паровоз. Развитие наибольшей мощности при наивысшей скорости характерно также и для курьерского паровоза 2-3-2 Коломенского з-да.

Каковы эти характеристики были в паровозе С в - сказать нельзя, так как эти паровозы опытам не подвергались.

Паровозы С в были построены Коломенским з-дом в 1914 г. в количестве 15 шт. Котлы на эти паровозы, построенные Сормовским з-дом, работали на давление 12 ати и имели не трехрядные швы, как в паровозе С (при давлении 13 ати), а двухрядные.

При опытах с пассажирскими паровозами в 1913 г. на Николаевской ж. д. лучшими среди всех испытанных типов паровозов оказались 1-3-1 С и 2-3-0 К у . В пользу паровоза К у выдвигались удачно спроектированная машина и наличие двухосной тележки. Со стороны котла и экипажа преимущество было на стороне паровоза С. Чтобы дать сравнительную оценку машинам обоих паровозов, приводим те окончательные выводы, которые были сделаны на основании более поздней разработки опытов 1913 г. и опубликованных в 1925 году.

"При наиболее выгодных форсировках и скоростях около 120 км/час паровоз С дает расход нормального пара на единицу касательной мощности около 9,1 кг/час, в то время как у К у этот расход составляет около 9,6 кг/час. Иными словами, из всех испытанных паровозов при очень больших скоростях наиболее выгодным по расходу пара является паровоз С". При технической оценке пассажирских паровозов, прошедших опыты, приводится вывод, "что при очень больших скоростях машина паровоза К у работает хуже, чем у паровоза С, причем это ухудшение растет вместе с отсечкой". К этим выводам, однако, следовало бы еще добавить, что при одинаковых скоростях машина паровоза К у, работая с меньшим числом оборотов, ставилась в условия более выгодные (диаметр движущих колес 1900 мм на паровозе К у и 1830 мм на паровозе С). Кроме того, на паровозе С вначале был применен менее удовлетворительный пароперегреватель Ноткина. Отсюда следует, что если бы обе машины были приведены к совершенно одинаковым условиям, то превосходство машины паровоза С стало бы еще более заметным. Из табл. 33 можно видеть, что наибольшую мощность паровоз С развивает при скорости 120 км/час, а паровоз К у - при 80 км/час, что характеризует первый как курьерский, а второй - как пассажирский паровоз (об этом уже упоминалось при сравнении паровозов С и С у).

В 1913 г. паровозы С и К у были предназначены для восьмичасового пробега между Петербургом и Москвой по Николаевской ж. д. Вследствие менее мощного котла и более слабой конструкции, паровоз К у не был в состоянии выдержать требуемую скорость. Сильные нагревы шеек осей привели во время одной из поездок к поломке оси передней тележки. В 1913 г. несколько паровозов К у в виде опыта находилось в командировке на Варшавской линии Северо-Западных ж. д., отличавшейся в то время самыми быстрыми курьерскими и пригородными поездами, имевшими среднюю техническую скорость по отдельным перегонам до 85 км/час и обслуживавшимися паровозами С. Эти поезда были одними из быстрейших в Европе. Паровозы К у, несмотря на снабжение их высокосортным топливом, работали с предельным напряжением, но расписания Варшавской линии не выдерживали.

Варшавская линия Северо-Западных железных дорог была первой дорогой, получившей в эксплоатацию паровозы С. Инициатором введения их на этой железной дороге был проф. И. А. Стажаров, бывший в то время начальником технического отдела службы тяги.

Паровозы предназначались в первую очередь для ускорения движения пригородных поездов. Было ускорено также движение курьерских поездов. Например, участок Гатчина - Луга, равный 94 км, при остановках на обеих станциях курьерский поезд пробегал по расписанию за 67 мин., при средней скорости 85 км/час и наибольшей - 110 км/час. До 1911 г. курьерские поезда с паровозами Нв проходили от Петербурга до Луги (138 км) за 3 часа, а с 1911 г. с паровозами С - за 1 час. 50 мин.

Н. Л. Щукин был последовательным борцом за высокие скорости на русских железных дорогах. Технически такие скорости стали возможными благодаря созданию быстроходных паровозов С, вполне отвечавших требованиям того времени. Являясь сторонником этих паровозов, Н. Л. Щукин был инициатором самого широкого распространения их на казенных железных дорогах. Эти паровозы позволили достигнуть резкого повышения скоростей пассажирских поездов с 1912-1913 гг. Из частных железных дорог их заказывала только Северо-Донецкая.

По инициативе Н. Л. Щукина и под его руководством между Петербургом и Москвою производились опытные поездки с поездами-молниями. 6-го декабря 1913 г. с поездом, состоявшим из девяти вагонов, был совершен рекордный по тому времени пробег за 7 час. 59 мин., а за вычетом остановок - за 7 час. 30 мин. Несмотря на поднявшуюся метель, поезд временами развивал скорость 117 верст в час (125 км/час). По мнению Н. Л. Щукина, высказанному им после возвращения из этой блестящей поездки, при более благоприятных условиях расстояние между двумя столицами, равное 650 км, вполне можно было пройти за 7 час. На следующий 1914 г. проектировалась поездка за 6 час. с одной остановкой в Бологое.

Сормовскому з-ду для этого были заказаны два специальные паровоза С с большими дышловыми масленками. Начавшаяся в 1914 г. война помешала осуществлению замыслов Н. Л. Щукина.

В конце октября 1932 г. была произведена опытная поездка со скоростным экспрессом от Ленинграда до Москвы и обратно по Октябрьской ж. д., при участии доц. Б. А. Павлова и автора книги. В то время на дороге работали также и паровозы 2-3-1 Л п. Для экспресса дорога выбрала паровозы С, как более быстроходные и выносливые при самых высоких скоростях. Наивысшую скорость на обратном пути дал паровоз С 277, покрыв расстояние Обухово-Фарфоровский пост в 2 км за 58 сек., дав скорость 124 км/час.

Пробег от Москвы до Ленинграда с четырьмя остановками был совершен за 8 час, при средней скорости 100 км/час. На некоторых перегонах скорость непрерывно держалась в пределах между 115 и 120 км/час.

Советская паровозостроительная техника неизмеримо далеко ушла вперед. Мы имеем теперь быстроходные паровозы 2-3-2 Коломенского з-да, давшие 170 км/час, и паровозы 2-3-2 - Ворошиловградского, рас-считанные на 180 км/час. Эти паровозы являются достойными преемниками лучших паровозов недавнего прошлого.

Характеристики паровозов С приведены в табл. 26.

Таблица 26. Характеристики паровозов 1-3-1 С

СерияДиаметр цилиндров ммХод поршня ммДиаметр движущих колес ммДавление пара атиПоверхность нагрева м 2Площадь колосниковой решетки м 2Вес т
испаряющаяпароперегревателясцепнойв рабочем состоянии
С550700183013207523,84776
С в575700185012207523,84877

23. Паровозы 1-3-1 Су

Паровозы С у являются в настоящее время основным типом пассажирских паровозов железных дорог СССР.

К 1924 г. парк товарных паровозов был значительно обновлен и пополнен новыми паровозами Э, постройка которых в соответствии с намеченным планом заканчивалась уже в следующем году.

Останавливать налаженное в стране паровозостроение было нецелесообразно, и потому представители промышленности настаивали на немедленном переходе к постройке пассажирских паровозов примерно той же мощности, тем более, что в эксплоатации в них ощущался недостаток.

Паровозы С к тому времени уже не удовлетворяли возросшим требованиям, и вопрос об их дальнейшей постройке отпадал. Единственным более мощным типом в то время был паровоз 2-3-1 Л п, но эксплоатационные и тяговые качества его тогда еще не определились, а сам тип паровоза, вследствие его приспособленности только к нефтяному отоплению, не соответствовал условиям выполнения основной массы перевозок. Кроме того, и оборудование большинства заводов не могло еще быть налажено на производство столь сложных паровозов. Поэтому заказ небольшого их количества был дан только Путиловскому з-ду.

Разрабатывавшийся в то время проект нового, более сильного пассажирского паровоза 2-4-0 М был еще далек от окончания и по своей сложности почти не уступал паровозу 2-3-1 Л. Поэтому даже при готовом проекте его серийный выпуск мог быть налажен только через ряд лет.

Наиболее отвечающим производственным возможностям заводов оставался, следовательно, только тип 1-3-1, который и решено было строить, но по новому, усиленному проекту. Как уже было отмечено, для усиления более подходил паровоз не основной серии С, а его разновидность С в, требующий меньших переделок и позволяющий закончить перепроектирование в более короткий срок. Переделка паровоза С в в паровоз С у заключалась в следующем:

В результате указанных конструктивных изменений вес паровоза увеличился почти на 7 т, а нагрузка от движущей колесной пары на рельсы - с 16,25 до 17,9 т.

Проект паровоза С у проводился как переделка паровоза С в. Но учитывая объем и характер конструктивных изменений, необходимо признать, что он являлся совершенно новым проектом. Поэтому паровоз С у является первым пассажирским паровозом советской постройки (фиг. 63). Разработка проекта и постройка первых паровозов были проведены на Коломенском з-де под руководством К. Н. Сушкина. Выпуск паровозов С у был начат в 1925 г. на заводах Коломенском, Сормовском, Луганском, Брянском и Харьковском. Паровозы были названы С у-96.

(97KB) фиг.63 Паровоз Су 97; фиг.64 Паровоз Су 205.

Взвешиванием первых паровозов было, однако, установлено, что нагрузка от задней поддерживающей колесной пары значительна превысила расчетную и в некоторых паровозах достигла 19 т. Эти паровозы получили обозначение С уту тяжелый).

Для уменьшения веса и разгрузки задней колесной пары чертежи были пересмотрены, и часть литых креплений рамы была заменена листовыми. Котел был подан вперед на 175 мм, что потребовало поднятия его оси еще на 130 мм. Расположение нижней части ухватного листа кожуха топки вызвало изменение расположения рессор задней спаренной и ведущей колесных пар, которые были переставлены вниз. Переделанные таким образом паровозы С у, известные под названием "тип 1926 года", и составляют основную часть паровозов С у первого выпуска, постройка которых велась до 1929 г. Они имеют нумерацию серии от 97 до 101.

Дальнейший выпуск паровозов С у возобновился только в 1932 г. Чертежи паровоза снова подверглись переработке, с целью устранения тех недостатков, которые были обнаружены в паровозах первого выпуска.

На изменение конструктивных форм влияло также внедрение сварки, сокращение расхода цветных металлов, применение стандартных деталей и пр.

Основное отличие котлов паровозов С у второго выпуска заключалось в замене медной клепаной огневой коробки - стальною, с применением сварки и гибких связей. Верхняя часть ухватного листа, по причинам образования трещин в ее загибе, была выпрямлена, и потому диаметр трубчатой части котла увеличен на 60 мм. Фигурная дымовая труба заменена простой, а также переделана передняя дверца дымовой коробки. Этим был сильно изменен общий вид паровоза. Значительному изменению подвергся также тендер. Паровозы имели нумерацию серии от 200 до 209 (фиг. 64).

Паровозы С у, выпущенные с 1935 г. и известные под названием С у третьего выпуска, снова подверглись некоторой переделке. Топка оборудовалась тремя циркуляционными трубами и легким опирающимся на них сводом из фасонных кирпичей. Применен зольник бункерного типа с верхним подводом воздуха. Буферный брус приспособлен к замене винтовой упряжи автосцепкой без фрикционного аппарата. Цилиндровые сальники заменены системой, вполне оправдавшей себя в паровозах ИС. Параллели усилены, и в креплении их к параллельным балкам добавлено по среднему болту. Кроме того был изменен валик кулака.

Для улучшения условий труда паровозной бригады изменена будка с добавлением в ней верхнего фонаря, мостика между паровозом и тендером и проч. Паровозы имеют нумерацию серий от 210 до 215. Некоторое их количество в 1937-1940 гг. было выпущено с воздухоподогревателями в дымовой коробке.

В 1938 г. был поднят вопрос об испытании вентиляторной тяги на паровозах с нефтяным отоплением. Построенные в том же году паровозы С у для Северо-Кавказских ж. д. на нефтяном отоплении по предложению Коломенского з-да оборудовались вентиляторной тягой. Имелось в виду испытать работу лопаток дымососа при отоплении нефтью. По разрешению Паровозного управления НКПС Коломенским з-дом было выпущено несколько таких опытных паровозов.

Ввиду последовавшего затем сокращения постройки паровозов на нефтяном отоплении, паровозы С у, намеченные к выпуску на нефти, были выпущены на угольном отоплении и направлены в депо Москва Октябрьской ж. д. Им была присвоена серия С ум(фиг. 65). Они имеют нумерацию серий от 216 до 218. Работая на угле с вентиляторной тягой на участке Москва-Бологое, параллельно с паровозами С у на конусной тяге, паровозы С ум резко выявили повышение котловой паропроизводительности и в особенности при углях пониженного качества.

(66KB) фиг.65 Паровоз Сум; фиг.66 Паровоз Сур.

Удачный опыт по применению вентиляторной тяги был параллельно получен и в паровозах СО без конденсации пара, получивших серию С018. Обеспеченность паром паровозов СУМ и С018, оборудованных вентиляторной тягой, имела особо важное значение во время Великой Отечественной войны, когда зачастую паровозы приходилось отапливать самым низкосортным углем.

Паровозы С ум, кроме того, оборудовались паровыми воздухоподогревателями и подогревателями питательной воды поверхностного типа. Последние, как не оправдавшие себя со стороны конструкции, в паровозах последних выпусков не применялись. Паровозы снабжены дымоотбойными щитами.

Паровозы С у, строящиеся в настоящее время на заводе "Красное Сормово" имени А. А. Жданова, имеют номер серии 250 и выпускаются с усиленными пароперегревателями, при числе жаровых труб равном 40 шт. Первый послевоенный паровоз С у был выпущен заводом в августе 1947 г. По предложению главного инженера Центрального управления паровозного хозяйства Министерства путей сообщения В. В. Иванова на паровозах серии 251, имеющих обозначение С ур (фиг 66), реконструирован парораспределительный механизм, в котором при некотором удлинении кулисы изменен механизм опережения, что при незначительном уменьшении предельной степени впуска увеличивает проходные сечения при рабочих впусках. Разработка проекта проведена на заводе "Красное Сормово" под руководством А. М. Русака. Паровоз изменен и в ряде других деталей. Подача питательной воды производится в паровое пространство. Паровой колпак отнесен на второй барабан трубчатой части котла. Колеса передней вспомогательной пары дисковые.

Опыты с паровозом С у серии 97 были произведены в 1927 г. на Октябрьской ж. д. под руководством В. Ф. Егорченко, О. Н. Исаакяна и Р. П. Гриненко.

Для опытов Коломенский з-д выделил паровоз С у 97-12, который был специально подготовлен, т. е. в нем были проведены все необходимые калибровки и проверка парораспределения.

Опыты показали исключительно высокую экономичность паровоза С у. Общий к. п. д. паровоза доходил при отоплении мазутом до 9,9% при скорости 80 км/час. Паровоз оказался не только самым экономичным в СССР, но одним из самых экономичных паровозов мира. Он наилучшим образом соответствует тяжелой пассажирской службе при скоростях 60-80 км/час и приспособлен к угольному отоплению.

Опытное исследование паровоза С ум производилось в 1940 г. на перегоне Левошенко-Спирово Октябрьской ж. д. под руководством доц. канд. техн. наук П. А. Гурского и установило некоторое уменьшение индикаторного коэфициента против такового у паровоза С у 97. Оно было вызвано, во-первых, увеличением сопротивления элементов пароперегревателя проходу пара в связи с заменой элементов Чусова четырехтрубными двухоборотными, имеющими общую площадь проходного сечения, уменьшенную на 16%, и, во-вторых, увеличением противодавления на нерабочую сторону поршня, доходящего до 1 ати и выше. Последнее явилось следствием применения вентиляторной тяги, взятой без изменений с паровоза СО с конденсацией пара и имеющей излишнюю мощность. Кроме того, соединение выпускных труб общим тройником создавало подпор выпуску пара из одного цилиндра паром из другого цилиндра. Понижение индикаторного коэфициента повысило удельный расход пара. Таким образом применение вентиляторной тяги на паровозе С ум несколько ухудшило работу машины. Что же касается работы котла, то она оказалась улучшенной.

В 1936 г. по инициативе инженера Октябрьской ж. д. Н. И. Патлых парораспределительный механизм паровоза С у был реконструирован добавлением в него ходоувеличителя. Проходные сечения при рабочих наполнениях увеличились при этом на 20-30%, и максимальная степень наполнения была доведена до 80%. Паровозы с реконструированным таким образом механизмом показали лучшее троганье с места, более быстрый разгон и давали некоторую экономию в топливе.

17 ноября 1936 г. паровоз С у 204-71, имеющий реконструированный парораспределительный механизм с ходоузеличителем по системе инж. Н. И. Патлых, проделал опытную поездку с экспрессом от Ленинграда до Москвы и 19 ноября вернулся обратно. Поезд в составе пяти вагонов, в том числе одного динамометрического, покрыл обратный путь за 6 час. 20 мин., при средней скорости 100 км/час и максимальной - 125 км/час. Поездка проводилась под руководством инж. Н. Н. Маркова, при участии Н. И. Патлых, Б. А. Павлова и автора книги. Паровозы СУ с обычным механизмом, как известно, не в состоянии дать столь высокую скорость. При прохождении станции Вышний Волочек по стрелкам со скоростью 125 км/час, в динамометрическом вагоне не было замечено никаких толчков, обычно сопровождающих проход стрелок с меньшими скоростями. Кратковременность ударов, очевидно, давала столь малые импульсы, что они не могли сообщить вагону вертикальных ускорений.

Характеристики паровозов С у приведены в табл. 27.

Таблица 27. Характеристики паровозов 1-3-1 С у

СерияДиаметр цилиндров ммХод поршня ммДиаметр движущих колес ммДавление пара атиПоверхность нагрева м 2Площадь колосниковой решетки м 2Вес т
испаряющаяпароперегревателясцепнойв рабочем состоянии
С у 96575700185013197734,735486
С у 97575700185013197734,735484
С у 200575700185013197724,735585
С у 210575700185013199724,735585
С ум575700185013199724,735585
С у 250575700185013188894,735585
С ур575700185013188894,735586

24. Паровозы 2-3-1 Лп

К 1914 г. средний вес пассажирских поездов Владикавказской ж. д. достигал 600 т. При тяжелом профиле пути и воде пониженного качества дорога нуждалась в пассажирских паровозах большой мощности. По расчету Владикавказской ж. д. ни один из существовавших в России в то время типов пассажирских паровозов не мог удовлетворять предъявляемым требованиям.

Дорога остановилась на паровозе типа 2-3-1. Эскизный проект паровоза был разработан В. И. Лопушинским, а его детальная разработка осуществлена Путиловским з-дом в лице А. С. Раевского, при консультации М. В. Гололобова. Первый паровоз 2-3-1, получивший тогда серию Л., а позднее Л п, был построен в апреле 1915 г. (фиг. 67).

(25KB) 19.jpg

Паровоз имеет четырехцилиндровую машину одиночного расширения. В пояснительной записке к проекту паровоза 2-3-1 Л п было сказано, что "одним из наиболее трудных частых вопросов является вопрос: делать ли паровоз с четырехцилиндровой машиной компаунд, работающей перегретым паром при давлении 14-16 ати, или же простой системы, при давлении перегретого пара 12 ати (стр. 5)". Как известно, Владикавказская ж. д. выбрала второй вариант. Отказ от двойного расширения был сделан ради возможного упрощения конструкции, облегчения веса котла и цилиндров, понижения давления пара, достижения более равномерной работы при разных наполнениях и, наконец, для увеличения силы тяги при взятии с места. Это было одной из основных ошибок Владикавказской ж. д. Если машина уже была усложнена внутренними цилиндрами и коленчатой осью, то имело смысл применить в ней принцип двойного расширения, дающий некоторую экономию в топливе и при перегреве и не вносящий при этом больших дополнительных усложнений. Такую точку зрения в свое время отстаивали А. С. Раевский и А. О. Чечотт и были в этом, конечно, вполне правы.

С целью более равномерного распределения динамических нагрузок, передаваемых колесами на рельсы, уменьшения усилий, передаваемых на средний сцепной палец кривошипа, а также уменьшения длины и веса внутренних шатунов, действие внутренних и наружных цилиндров распределено на две ведущие колесные пары, из которых передняя имеет коленчатую ось. Для уменьшения вертикального воздействия от силы пара, машины имеют горизонтальные цилиндры, расположенные с дезаксиалом 75 мм. Это позволило довести статическую нагрузку от движущих колесных пар до 17,3 т. При взвешивании впоследствии в 1931 г. на весах Пролетарского з-да при опытах, проводившихся автором книги с паровозом Л п 154, действительная нагрузка доходила до 20 т.

В паровозах Л п достигнуто очень хорошее уравновешивание, Котел же, спроектированный только на нефтяное топливо, согласно заданию на проект, имеет топку, не достаточную для мощного котла, что уже отмечалось выше. Рессорное подвешивание, имея пять отдельных групп, является статически неопределимым. Машина имеет спрямленные и обтекаемые каналы с хорошо развитой паровпускной и паровыпускной системами.

Вследствие разности длин шатунов наружных и внутренних машин и значительного дезаксиала, мертвые положения наружных и внутренних машин, кривошипы которых расположены под углом 180°, по моментам заметно не совпадают. Движение внутренним и наружным золотникам передается от наружных кулисных механизмов, причем к внутренним - через равноплечие горизонтальные рычаги. Для достижения наиболь-шего равенства наполнений применен изогнутый маятник, верхнее плеча которого отклонено назад на 40 мм. Колебания линейных опережений впуска при изменениях степени впуска доходят почти до 2 мм.

В эксплоатации паровозы Л п оказались мало экономичными. Удельный расход пара в них был значительно выше, чем у паровозов С и в особенности С у , о чем уже говорилось. При изложении результатов первой опытной поездки от Петрограда до Окуловки по Николаевской ж. д. и обратно, проведенной 30 апреля 1915 г. с только что построенным новым паровозом Л п 101, проф. А. О. Чечотт писал: "Средняя испарительность нефти за поездку была всего около 7 кг, т. е. должна быть признана весьма посредственной, парообразование было недостаточное, давление пара держалось на нормальной высоте только непродолжительное время и падало до 8,5 ати. Преобладающее наполнение было 40-50%, что при одиночном расширении являлось очень высоким, но перегрев был вполне удовлетворительный, а иногда и высокий, достигая 400°. Вес состава поезда был 532 т. Максимальная скорость доходила до 110 верст в час (117 км/час)".

Паровозы Л п первого выпуска от № 101 до 118 были построены с 1915 по 1918 г. Путиловским з-дом и поступили на Владикавказскую ж. д. Второй выпуск от № 119 до 166 строился с 1924 по 1926 г. и поступил на Октябрьскую ж. д. Туда же были переданы и паровозы первого выпуска с Владикавказской ж. д. Таким образом все 66 паровозов были сосредоточены на Октябрьской ж. д., где и проработали с 1924 по 1936 г., уступив место паровозам С у.

Особого эффекта в смысле дальнейшего поднятия скоростей, чего ожидали от этих паровозов при введении их на равнинном профиле Октябрьской ж. д., они не дали. И когда на смену нефтяным паровозам Л п пришли угольные паровозы С у, - составы и скорости остались без изменения.

Работая одно время в общем графике с паровозами С у, паровозы Л п поддавались легкому сравнению с ними по расходу топлива и другим измерителям. При обслуживании скорых поездов от Ленинграда до Бологое (320 км) паровозы С у расходовали в один конец 2,9-3 т нефти, а паровозы Л п 3,9-4 т. Стоимость ремонта на одинаковый измеритель пробега на паровозах Л п была в 2,5 раза выше, чем на паровозах С у. Помимо этого, дороге чрезвычайно много хлопот причиняли паровозы Л п своими коленчатыми осями, вследствие быстрого нарастания трещин у вырезов в бугелях. Недолговечная служба коленчатых осей объяснялась весьма высокими напряжениями, возникающими в местах резких изменений форм сечений. Завод "Красный Путиловец", выполняя другие заказы, не смог обеспечить дорогу необходимым количеством запасных коленчатых осей, устанавливаемых взамен выходящих из строя из-за трещин. Доставка же импортных осей обходилась по цене в несколько тысяч золотых рублей за штуку. Служба оси при этом определялась средним пробегом 100-150 тыс. км.

По самому грубому подсчету, замена паровозов Л п паровозами С у принесла дороге по крайней мере миллионную экономию в год. Таковы выводы эксплоатационной практики.

Опыты с паровозом Л п 141 проводились летом 1926 г. на Октябрьской ж. д. между Бологое и Калининым под руководством Р. П. Гриненко, В. Ф. Егорченко и О. Н. Исаакяна.

В одной из очередных поездок, при которой присутствовал и автор книги, к опытному паровозу Л п 141 был прицеплен состав в 46 четырехосных вагонов, весом 2300 т, из которых половина были товарными. Взятие с места производилось с толкачем-паровозом Щ ч. Поезд проследовал от Бологое до Калинина со скоростью 60-70 км/час. Динамометрическая сила тяги колебалась между 6000-7000 кг. Это давало среднюю полезную мощность в 1700-1800 л. с.

При сравнении паровозов Л п с С у по результатам этих опытов паровоз С у как тепловой двигатель оказался экономичнее паровоза Л п в среднем на 30%.

В одном из паровозов Л п, № 119, в виде опыта цилиндры были уменьшены в диаметре с 460 до 420 мм. Заметных результатов это не дало.

С 1927 по 1929 г. почти все паровозы Л п были оборудованы водоподогревателями смешения типа "Красный Путиловец". Вследствие неудовлетворительной работы они вскоре были сняты.

В 1914 г. проект паровоза 2-3-1 был разработан и Сормовским з-дом в лице Б. С. Малаховского. Проект был разработан совместно с проектом пассажирского паровоза 1-4-1, причем у паровозов 2-3-1 и 1-4-1 были объединены котлы, цилиндры и ряд других деталей. Паровоз 2-3-1 по проекту Сормовского з-да имел двухцилиндровую машину и бóльшую топку, чем на Л п. Для максимального развития проходных сечений в проектах паровозов 2-3-1 и 1-4-1 Сормовского з-да предусматривалось применение золотников диаметром 350 мм. В паровозе 2-3-1 предполагалось также применить усовершенствованный увеличитель спепления, повышающий сцепной вес при взятии с места на 7 т. Война 1914-1918 гг. помешала осуществлению этих проектов.

Характеристики паровозов Л п приведены в табл. 28.

Таблица 28. Характеристики паровозов 2-3 - 1 Л п

СерияДиаметр цилиндров ммХод поршня ммДиаметр движущих колес ммДавление пара атиПоверхность нагрева м 2Площадь колосниковой решетки м 2Вес т
испаряющаяпароперегревателясцепнойв рабочем состоянии
Л п4Х46065018401227186,54,655297
Л п № 1194Х42065018401227185,54,655297
2-3-1 (по пректу Сормовского з-да)2Х650700200013263935,050/57 192,5

25. Паровозы 1-2-0 + 0-2-0 i и 1-4-0 И

Начало применения на наших железных дорогах пассажирских паровозов с четырьмя спаренными колесными парами относится к 1903 г.

(37KB) фиг.68 Паровоз i.

В то время Коломенским з-дом было построено для Средне-Сибирской ж. д. девять паровозов сочлененного типа с машиной двойного расширения. Они обозначались серией i. Переход к четырем спаренным колесным ларам (28KB) фиг.69 Паровоз И. был вызван слабостью верхнего строения пути и мостов, не допускавших давления на рельсы свыше 10 т от колесной пары. Паровозы удовлетворительно работали с пассажирскими поездами, но расход топлива у них был значителен (фиг. 68).

После этих паровозов постройка пассажирских паровозов с четырьмя спаренными колесными парами не велась до 1909 г. К этому времени усилившееся пассажирское движение на Московско-Казанской ж. д., в связи с постройкой новой линии Люберцы - Казань, потребовало паровозов, дающих ту же силу тяги, которую развивали паровозы 2-3-0, но при нагрузке не свыше 14 т от колесной пары на рельсы. Московско-Казанская ж. д. остановилась на типе 1-4-0, получившем серию И. Паровозы оказались довольно удачными по конструкции и по экономичности (фиг. 69).

Котлы и машины в них такие же, как в паровозах 0-4-0 V. Часть паровозов И была оборудована водотрубными топками, в которых боковые стенки огневой коробки образованы рядом вертикальных труб, плотно прижатых одна к другой.

В этом паровозе Коломенский з-д впервые применил тот тип тележки, который получил дальнейшее распространение вначале на паровозах С в, а затем на паровозах С у. Шкворень, около которого поворачи-вается водило передней бегунковой колесной пары, расположен впереди второго шкворня, около которого поворачивается горизонтальный балансир. В паровозах С в и С у передним шкворнем является балансирный. Такое размещение шкворней зависит от определяемой длины водила.

Характеристики паровозов i и И приведены в табл. 29.

Таблица 29. Характеристики паровозов 1-2-0+0-2-0 i и 1-4-0 И

СерияДиаметр цилиндров ммХод поршня ммДиаметр движущих колес ммДавление пара атиПоверхность нагрева м 2Площадь колосниковой решетки м 2Вес т
высокого давлениянизкого давленияиспаряющаяпароперегревателясцепнойв рабочем состоянии
i2Х4202Х630600135012186-2,65264
И575-650150012163473,0355,669

26. Паровозы 2-4-0 Мр

В конце восстановительного периода (1922-1923 гг.) в Советском Союзе назревали перспективы бурного роста пассажирских перевозок. Возникал вопрос о типе пассажирского паровоза ближайшего будущего.

В числе специалистов в тот период оказалось много сторонников распространения на наших дорогах сложных паровозов с коленчатыми осями. По их мнению, отказ от таких паровозов означал отказ вообще от всякого прогресса в паровозостроении (см. стр. 83).

(33KB) фиг.70 Паровоз М.

Программа дальнейшего паровозостроения первоначально была выработана в расчете на распространение именно таких паровозов.

В качестве начала проведения ее в жизнь была продолжена постройка паровозов 2-3-1 Л п. Попутно с этим под руководством А. С. Раевского в 1923 г. началась разработка нового сильного трехцилиндрового паровоза 2-4-0 М.

В этом проекте впервые предполагалось осуществить ряд совершенно новых тогда конструкций, например - камеры догорания, еще не применявшейся до этого в России, передачи части веса паровоза на тендер, оригинальной конструкции шатуна внутренней машины, позволяющего при горизонтально расположенном цилиндре разместить коленчатую ось позади осей передних спаренных колесных пар, и т. д.

Впервые в мировой практике А. С. Раевский предложил оригинальное решение в устройстве движущего механизма трехцилиндрового паровоза, в котором при расположении ведущих кривошипов под углом: 120°, пальцы спарников располагались в кривошипах колес под углом 90°, как в двухцилиндровых паровозах. Пальцы же ведущей колесной пары были спроектированы коленчатыми. Это должно было значительно облегчить работу спарников, которые при обычном для трехцилиндровых паровозов расположении наружных кривошипов под углом 120° быстрее расстраивались, что было одним из главнейших недостатков трехцилиндровых паровозов.

После смерти А. С. Раевского, в 1924 г., в проект паровоза М были введены различные упрощения. Весь проект был совершенно переработан, и ряд конструкций, которые были задуманы Раевским, не был применен.

В 1927 г. был построен первый паровоз М по новому проекту (фиг. 70). Паровозы М строили з-ды "Красный Путиловец" и Луганский. Паровозы М имели ряд существенных недостатков, из которых основным являлся значительный наклон оси внутреннего цилиндра при дезаксиальной машине. Вследствие возросших вертикальных составляющих от силы пара и более быстрого нарастания неравномерного проката ведущей колесной пары по сравнению с остальными спаренными, вредное воздействие паровоза на путь увеличилось.

Было обнаружено частое расстройство спарников, что по замыслу А. С. Раевского можно было устранить. Кроме того, паровозы М часто страдали буксованием, неспокойным ходом, боковой качкой, сильной тряской, вызывающей жесткие удары котла о раму. К тому же глубина топки и размеры зольника не отвечали сортам применяемых в СССР углей и были недостаточны.

Значительное улучшение этих паровозов было достигнуто их последующей переделкой на двухцилиндровые (серия М р). При этом коленчатая ось второй ведущей колесной пары была заменена прямой, а средний цилиндр исключен. Для сохранения достаточной цилиндровой силы тяги давление пара в котле было поднято с 13 до 14,5 ати. Колесные центры оставлены старыми, с соответствующей перестановкой на осях.

Паровозы М р перестали буксовать, неравномерность проката уменьшилась, ход стал спокойнее и парообразование улучшилось.

Работая на Рязано-Уральской ж. д. в общем графике с еще не переделанными паровозами М, паровозы М р водили те же самые поезда, расходуя меньше топлива.

Следует напомнить, что еще во время первой мировой войны на Сормовском з-де Б. С. Малаховским был спроектирован пассажирский паровоз типа 1-4-1 с двухцилиндровой машиной. Война, однако, помешала его осуществлению. Как уже упоминалось выше, главнейшие детали типа 1-4-1 были объединены с таковыми же типа 2-3-1. После неудачи с паровозом М Коломенский з-д в 1929 г. также разработал технический проект паровоза 1-4-1 с диаметром колес 1700 мм и колосниковой решеткой 6 м 2. Проект осуществлен, однако, не был, так как к 1930 г. уже назревала необходимость перехода к более мощным паровозам типа ИС и ФД.

Характеристики паровозов М приведены в табл. 30.

Таблица 30. Характеристики паровозов 2-4-0 М

СерияДиаметр цилиндров ммХод поршня ммДиаметр движущих колес ммДавление пара атиПоверхность нагрева м 2Площадь колосниковой решетки м 2Вес т
испаряющаяпароперегревателясцепнойв рабочем состоянии
М (по проекту А. С. Раевского)3Х575700170013253996,072,098
М3Х540700172013260886,069,599,5
М р2Х540700172014,5260886,06999
1-4-1 по пректу Сормовского з-да 1915 г.2Х650700183013263935,06392

27. Паровоз 1-4-2 ИС

Паровозы ИС начали строиться с 1932 г. Этот тип паровоза является одним из лучших пассажирских паровозов СССР.

В феврале 1932 г. по эскизному проекту специального технического бюро Локомотивпроект НКТП (ЦЛПБ) приступил к детальной разработке конструкции мощного паровоза 1-4-2, который и был построен Коломенским з-дом при участии Ижорского з-да в октябре того же года, к XV годовщине Великой Октябрьской социалистической революции (фиг. 71).

(37KB) фиг.71 Паровоз ИС.

Как показали опыты, в отдельных случаях паровоз ИС развивал мощность до 3250 л. с. Помимо большой мощности, паровоз ИС отличается и более совершенными конструктивными формами своих деталей.

Главные детали его объединены с такими же деталями товарного паровоза 1-5-1 ФД. Значительное развитие поверхности нагрева, площади колосниковой решетки и объема топки обеспечивает высокую паропроизводительность котла. Огневая коробка применена с камерой догорания, облегчающей условия развески и незначительно повышающей экономичность топки. В котле применен мелкожаротрубный пароперегреватель. Пятиклапанный регулятор вынесен из котла и расположен за пароперегревателем. Углеподатчик введен не только с целью облегчения труда паровозной бригады, но и для получения большей паропроизводительности котла. Конус четырехдырный с раздельным выхлопом, значительно уменьшающий противодавление при выхлопе и повышающий эффективность образования парогазовой смеси. Паровые цилиндры стальные литые с чугунными втулками. Цилиндры, скрепляясь между собою, образуют блок, служащий передней опорой котла и креплением рам в передней части. Параллель трехплоскостная, уменьшающая удельное давление. Дышла имеют круглые глухие головки, вращающиеся на плавающих втулках, смазываемых твердой смазкой. Рама брусковая литой стали, обладающая большой поперечной жесткостью и меньшей высотой над буксовыми вырезами. Рессорное подвешивание верхнее, имеет систему статически определимую, при которой распределение нагрузок между осями не зависит от натяжения рессор.

Опыты, проведенные в 1933-1934 гг., показали очень экономичную работу машины паровоза ИС, чему способствовали хорошо развитые спрямленные паровые каналы, большой диаметр золотника, принятый равным 330 мм, хорошо развитая выпускная система с четырехдырным конусом и широкие открытия паровых окон при рабочих впусках. Отношение перекрытия впуска к линейному опережению впуска принято равным 12. При нем наибольшая степень впуска получается равной только 60%.

Для облегчения взятия с места в золотниковых втулках сделаны специальные паровпускные окна 4 X 40 мм, через которые пар поступает в цилиндр после наступления отсечки. Как показала дальнейшая практика, такое построение схемы требует, однако, применения цилиндров большого диаметра, что утяжеляет движущий механизм, который должен быть более прочным.

Это является отрицательным свойством схемы механизма, принятого в паровозах ИС и ФД.

Работа котла оказалась вполне удовлетворительной. Некоторое неизбежное снижение его к. п. д., вызванное применением механизированного отопления (углеподатчика), присуще всем паровозам с таким отоплением, вследствие увеличения механического уноса мелких частиц топлива в дымовую коробку.

На паровозах ИС, выпускаемых после 1935 г. (а также и ФД), ставился углеподатчик системы Рачкова. Независимо от самой системы им предлагался также способ уменьшения уноса угольной мелочи путем создания в топке паровой завесы. Это устройство, однако, себя не оправдало.

Тип 1-4-2 с параметрами, принятыми для паровоза ИС, следует считать весьма подходящим для большинства линий с тяжелым профилем. В отношении динамики необходимо пересмотреть уравновешивание, с целью уменьшения подергивания, и тщательно продумать конструкцию передней тележки.

Паровозы ИС, находясь в эксплоатации на Октябрьской ж. д., развивали очень высокие скорости, доходящие в отдельных случаях до 140 км/час.

Один из паровозов ИС, построенный Ворошиловградским з-дом,

был снабжен обтекаемым капотом и облегченным движущим механизмом. В 1934 г. паровоз ИС представлял советское паровозостроение на Всемирной выставке в Париже.

Характеристики паровозов ИС приведены в табл. 31.

Таблица 31. Характеристики паровозов 1-4-2-ИС

СерияДиаметр цилиндров ммХод поршня ммДиаметр движущих колес ммДавление пара атиПоверхность нагрева м 2Площадь колосниковой решетки м 2Вес т
испаряющаяпароперегревателясцепнойв рабочем состоянии
ИС6707701850152951397,0380134

28. Паровозы 2-3-2

Вопрос о более мощном и быстроходном пассажирском паровозе с тремя спаренными колесными парами поднимался еще в 1934 г. Намечались два пути. Либо коренным образом переработать С у , произведя его полную модернизацию, либо перейти к совершенно новым типам. На Коломенском з-де в 1934 г. были разработаны эскизные проекты паровозов 2-3-1 с колосниковой решеткой 5 м 2, 1-3-2 и 2-3-2 с решеткой 6,5 м 2. Последний из них, т. е. 2-3-2, как заслуживающий наибольшего внимания, подвергался длительному обсуждению, и к 1935 г. был разработан его технический проект. Диаметр колес тогда был принят равным 1850 мм, пригодный для скоростей 120-130 км/час. НКПС настаивал сперва на четырех спаренных колесных парах, но затем согласился на три колесные пары, поставив условие поднятия скорости до 140 км/час.

Проект был переделан на диаметр колес 2000 мм. После его рассмотрения в НКПС решено было увеличить скорость еще до 150 км/час. Для столь высокой скорости заводом были спроектированы роликовые буксы тележек и роликовые головки шатунов и спарников на ведущем пальце с соответствующей переделкой проекта. При этом пришлось исходить из 400-440 об/мин. движущих колес и 900 об/мин. - поддерживающих.

В случае недостаточности сцепного веса была предусмотрена установка вспомогательной машины (бустера).

(112KB) фиг.72 Паровоз 2-3-2 Коломенского завода; фиг.73 Паровоз 2-3-2 Коломенского завода; фиг.74 Паровоз 2-3-2 Ворошиловградского завода.

В связи с тем, что в 1936 г. завод был занят постройкой тендеров конденсаторов, постройка быстроходных паровозов 2-3-2 затянулась до 1937 г. Первый паровоз 2-3-2 был построен к XX годовщине Великой Октябрьской социалистической революции, а второй - к маю 1938 г. (фиг. 72, 73).

Оба паровоза 2-3-2 были переданы на Октябрьскую ж. д. В апреле 1938 г. первый паровоз 2-3-2 во время опытной поездки развил скорость 170 км/час. Летом того же года, после прихода на дорогу второго паровоза, начались тяговые и путевые испытания на участке Спирово - Калинин. Тяговые испытания производились с первым паровозом, а путевые - со вторым.

Для тяговых испытаний был оборудован специальный состав пассажирского поезда на роликовых подшипниках. В июне - июле начались поездки со средними скоростями свыше 100 км/час. Опытами руководил проф. А. М. Бабичков. От Коломенского з-да участвовали авторы проекта во главе с Л. С. Лебедянским.

Доведению средней скорости до 150 км/час препятствовала кривая с расположением на ней стрелок у остановочного пункта Шлюз, проход через который службою пути был ограничен в 100 км/час. После ряда споров ограничение было снято. После этого была достигнута средняя скорость 150 км/час и максимальная -170 км/час. При прохождении остановочного пункта Шлюз со скоростью 150 км/час было замечено некоторое наклонение вагонов.

При столь высокой скорости, впервые достигнутой в СССР, паровоз 2-3-2 показал исключительно высокие качества. При полном открытии регулятора и наполнении 0,4, удельный расход пара на касательную л. с./час колебался в пределах 6-7 кг. Столь экономичная работа была достигнута впервые. Таким образом были одновременно установлены два рекорда.

31 августа 1938 г, паровоз с тремя вагонами, из которых один динамометрический, прошел перегон Спирово - Калинин с почти непрерывной, скоростью 160 км/час. Открытие регулятора и наполнение были наибольшими. Скорость в 150 км/час, установленная как предельная конструктивная, достигалась вполне удовлетворительно как по динамике паровоза, так: и со стороны путевых наблюдений.

Перегрев достигал 460°, что создавало некоторые затруднения по смазке. Наблюдалось посинение скалок и был случай горения смазки под обшивкой цилиндров. Были случаи и расстройства элементов пароперегревателя.

Поездки со скоростями ниже 100 км/час проводились на Бутовском кольце.

При проектировании быстроходного паровоза заводу приходилось подходить к решению многих вопросов совершенно иным путем, чем при проектировании паровозов для обычных скоростей. Например, движущий механизм пришлось рассчитывать не по силе пара, а по силам инерции. Применение кованых деталей, штамповки и высококачественных сталей понизило вес механизма на 100-120 кг. При постройке паровозов приходилось вести балансировку литых бегунковых колес для устранения погрешностей, допущенных при отливке, путем высверливания отдельных мест отливки. Здесь был использован опыт по балансировке турбин, применяемых в тендерах конденсаторах.

В эксплоатации на Октябрьской ж. д. паровозы 2-3-2 зарекомендовали себя с наилучшей стороны. За время с 1938 по 1940 г. они совершили пробег 170000 км.

Был отмечен случай опоздания экспресса "Красная стрела" от Ленинграда до Бологое с рядовым паровозом С у на два часа. При смене паровоза в Бологое, прицепленный к поезду паровоз 2-3-2 нагнал это время от Бологое до Москвы, доставив экспресс вовремя и пройдя расстояние 330 км за 3 часа., ведя экспресс со скоростью до 140 км в час.

Следует напомнить, что это был уже второй подобный случай. Еще в 1933 г. такой же нагон был достигнут с паровозом ИС, прошедшим ряд перегонов со скоростью 140 км/час.

Столь блестяще начатое в СССР строительство быстроходных паровозов было прервано войной. Запланированный заказ для Октябрьской ж. д. еще десяти таких паровозов не состоялся. Этот замысел отсрочен до тех пор, пока железнодорожный путь в полной мере не оправится от ущерба, причиненного ему войной.

В 1946 г. оба паровоза вернулись из эвакуации из восточных районов страны. Заводом они были приведены в порядок. Для устранения неполадок со смазкой и снижения степени перегрева завод пошел на замену четырехтрубных элементов двухтрубными. Перегрев был понижен до 420°. На втором паровозе с самого начала был применен мелкожаротрубный пароперегреватель. Были сменены тормозные насосы, угле-податчики, сняты обтекаемые капоты, тормоза с передней и задней тележек и с первого паровоза - бустер (на втором он поставлен не был).

Все эти принадлежности временно оказались ненужными, так как по состоянию пути паровозы вынуждены работать со скоростями 70 км/час.

При взвешивании паровоза в таком облегченном виде нагрузки на колесные пары оказались в передней тележке по 12 т, на движущие - 19 т, и задние - поддерживающие-17 т.

При проверочном расчете тормоза тормозные коэффициенты, установленные из расчета на скорость 160 км/час и равные для тележек - 80%, движущих колесных пар - 70% при среднем коэффициенте паровоза и тендера 65,5%, в связи с временной невозможностью реализовать такую скорость оказались излишне высокими. Тормозные цилиндры при этом были снабжены предохранительными клапанами. Это и послужило поводом к снятию тормозов с тележек. Вопрос о тормозах быстроходных паровозов следует считать пока неразрешенным, но в будущем, когда вновь назреет вопрос о высоких скоростях, он будет решен окончательно.

Что касается службы совершенно новых деталей паровоза, т. е. роликовых подшипников, то она оказалась вполне удовлетворительной. Те же результаты дали и игольчатые подшипники в шарнирах парораспределительных механизмов.

Этот удачный опыт был впоследствии использован и при построении новых паровозов 1-5-0 Л.

Паровоз 2-3-2 как тип заслуживает самого большого внимания и для скоростей до 120-130 км/час, при диаметре колес 1850 мм. При нагрузке 20 т от колесной пары он нашел бы широкое применение на наших железных дорогах, заменив паровоз С у.

Второй тип быстроходного паровоза 2-3-2 был построен в 1938 г. Ворошиловградским з-дом в количестве одного опытного экземпляра (фиг. 74). Паровоз рассчитан на еще более высокие скорости, чем коломенские паровозы, а именно - на 180 км/час. В этом паровозе Ворошиловградский з-д использовал котел и машину паровоза ИС. Диаметр колес принят 2200 мм. Этот паровоз несколько мощнее коломенского 2-3-2. Он находится в эксплоатации в депо Москва Октябрьской ж. д., где работает вместе с коломенскими 2-3-2. Расход топлива у этого паровоза выше, чем у коломенских паровозов, но это не является характерным, поскольку оба типа паровозов 2-3-2 сейчас далеко не полностью используют свои возможности. Какому из этих типов принадлежит будущее - сказать сейчас невозможно, так как ворошиловградский еще далеко не изучен, а коломенский уже показал исключительно высокие качества, благодаря которым его можно считать пока лучшим советским пассажирским паровозом.

Характеристики паровозов 2-3-2 приведены в табл. 32.

Таблица 32. Характеристики паровозов 2-3-2

СерияДиаметр цилиндров ммХод поршня ммДиаметр движущих колес ммДавление пара атиПоверхность нагрева м 2Площадь колосниковой решетки м 2Вес т
испаряющаяпароперегревателясцепнойв рабочем состоянии
К № 15807002000152401256,561,5125
К № 25807002000152781486,561,5125
В6707702200152481197,0464,5138

29. Опытные характеристики пассажирских паровозов

Чтобы дать общую сравнительную оценку пассажирским паровозам, рассмотренным в этой главе и прошедшим через цикл опытов, следует привести цифровые показатели, взятые из результатов опытов. Для этой цели приведена табл. 33, дающая значения наибольших касательных мощностей N k(max) при определенных режимах работы [расчетных форсировках z m и скоростях υ, отвечающих N k(max)]. Для многих паровозов приводятся и их общие к. п. д., полученные при тех же скоростях. Эти коэфициенты не могут, однако, явиться критериями, определяющими качество паровозов, так как часть их испытывалась на угле, а часть на мазуте, причем к. п. д. в последнем случае значительно повышается. По скорости, отвечающей N k(max), можно наглядно видеть, для каких условий работы в пассажирской службе паровоз наиболее подходит.

Таблица 33. Общие опытные характеристики пассажирских паровозов

Тип и серияz m кг/м 2•часυ км/часN k(max) 2л.с.η %Топливо
родQ PH
1-3-0 Н В50406504,7мазут9900
1-3-0 Н в50406804,9"9900
1-3-0 Н п45606006,5"10200
1-3-0 Н ч45408907,5"9900
1-3-0 Н У50407105,8"9750
1-3-0 Н у50407005,7"9750
1-3-0 Н ш451006705,5"9900
1-3-0 Н шп5510010408,8"9900
2-3-0 Б45809207,8"9900
2-3-0 К4040670-уголь-
2-3-0 К у458010509,6мазут9900
2-3-0 У у506010008,2"9900
1-3-1 С4512012006,5Гришинский уголь6250
1-3-1 С у558015506,175% АРШ+25%ПЖ7200
1-3-1 С ум556013106,775% АРШ+25%ПЖ6393
2-3-1 Л п4510014807,5мазут9810
2-4-0 М458016007,0ПС7119
2-4-0 М р45801600-уголь-
1-4-2 ИС65802680-Д5352
2-3-2 К № 17516026507,5Г6380
 
Top
[Home] [Library] [Maps] [Collections] [Memoirs] [Genealogy] [Ziemia lidzka] [Наша Cлова] [Лідскі летапісец]
Web-master: Leon
© Pawet 1999-2009
PaWetCMS® by NOX