Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Крокодил из Швейцарских федеральных железных дорог . Каждый комплект из 6 ведущих колес приводится в движение промежуточным валом между ведущими колесами, приводимым в движение парой тяговых двигателей.

Передаточный валик представляет собой промежуточный вал используется для передачи мощности от вала привода , таких как выходной вал двигателя или двигателя к ведомые валам , таким как приводные оси локомотива. Применительно к железнодорожным локомотивам в 19 и 20 веках промежуточные валы обычно соответствовали ведущим мостам локомотивов и соединялись с ними боковыми стержнями.. В общем, каждая ведущая ось локомотива может свободно перемещаться примерно на один дюйм (2,5 см) по вертикали относительно рамы, при этом вес локомотива переносится на пружины. Это означает, что если двигатель, мотор или трансмиссия жестко прикреплены к раме локомотива, их нельзя жестко прикрепить к оси. Эту проблему можно решить, установив промежуточный вал на неподрессоренные подшипники и используя боковые тяги или (в некоторых ранних примерах) цепные приводы. [1]

Впервые промежуточные валы использовались в первых паровозах, хотя конструкторы еще не называли их таким именем. В начале 20-го века было построено большое количество электровозов с промежуточным валом для тяжелых магистральных перевозок. Приводы промежуточного вала также использовались во многих ранних бензиновых и дизельных локомотивах, в которых использовались механические трансмиссии.

Паровозы [ править ]

Балтимор и Огайо краб. Коленчатый вал находится непосредственно под кабиной в передней части двигателя и соединен с промежуточным валом, который соединен с ведущими осями с помощью боковых тяг.

Железная дорога Балтимора и Огайо была пионером в использовании локомотивов с промежуточным валом. В то время как ведущая ось первого локомотива Grasshopper приводилась в движение прямозубыми шестернями от коленчатого вала , Traveler, поставленный в 1833 году, использовал промежуточный вал, как и все более поздние локомотивы Grasshopper и Crab. В этих локомотивах использовалась повышающая передача для достижения разумной скорости движения с использованием ведущих колес малого диаметра. Примечательно, что термин промежуточный валне использовался конструкторами этих машин. Вместо этого они назвали то, что позже будет называться промежуточным валом, «отдельной осью, примерно в трех футах вперед от передней оси, и несущими кривошипами, соединенными шатунами с кривошипами на двух осях дороги». [2] В своем патенте 1837 года на то, что стало известно как класс локомотивов « крабовый », Росс Винанс назвал свой промежуточный вал «валом ведущего колеса» или «третьей осью». [3]

В обычном паровозе коленчатый вал является одной из ведущих осей . В паровозе с промежуточным валом коленчатый вал поворачивает промежуточный вал, который, в свою очередь, поворачивает машиниста. Некоторые паровозы имеют промежуточную конструкцию между этими крайностями, с коленчатыми валами, отличными от ведущей оси. Финеас Дэвис «первый B & O S кузнечик протестированы на B & O в 1831 году был в этом классе, как это было Стоктон и Дарлингтон Железнодорожный » ы Swift с 1836, где коленчатый вал был непосредственно между ведущими мостами. [4] В обоих этих примерах использовались вертикальные цилиндры с коленчатым валом в плоскости ведущих мостов. Первый использовал зубчатый привод на первую ведущую ось, второй использовал боковые тяги для этой навески. В последнем случае предполагаемая причина использования коленчатого вала, отличного от ведомых осей, заключалась в том, чтобы «снять удары, возникающие при работе, с приводного вала». [5]

Несколько локомотивов были построены с горизонтальными цилиндрами, приводящими в движение коленчатый вал непосредственно над задней ведущей осью , с общей пружиной, поддерживающей вал и ось, так что они могли двигаться вместе по вертикали. Росс Винанс разработал серию локомотивов 0-8-0, начиная с 1842 года, запустив то, что стало классом двигателей B&O Mud Digger . Как и у локомотивов Grasshopper до них, коленчатые валы этих двигателей были соединены с ведомыми валами. [6] В своем патенте 1843 года Винас назвал коленчатый вал пятым валом или осью. [7] В 1880 году завод по производству паровых плугов Фаулера в Лидсе, Англия, получил патент на аналогичную конструкцию локомотива 0-4-0 с вертикальными боковыми стержнями между коленчатым валом и задней осью. Здесь мотивация заключалась в том, чтобы поднять цилиндры и штоки поршней подальше от пыли и грязи на двигателе с миниатюрными ведущими колесами. [8] [9] Уцелел один такой локомотив Фаулера, очень маленький узкоколейный 0-4-2 T. [10]

Первые конструкторы паровых турбинных локомотивов не понимали необходимости понижающей передачи или рессорной подвески. [11] [12] Как только эти проблемы были поняты, промежуточные валы появились как одна из альтернатив для соединения выходного редуктора турбины с ведущими колесами . Джузеппе Беллуццо из Италии получил несколько патентов США на вариации этой идеи. [13] [14] [15] Альтернативы приводам промежуточных валов включали использование полого привода с турбиной над ведущей осью или комбинацию полого привода с коробкой передач, подвешенной горизонтально между ведущей осью локомотива и валом турбины. [16] [17]

Электровозы [ править ]

Ходовая часть ПРР DD1 . Хорошо видны промежуточные валы и большие электродвигатели, которые сделали их необходимыми.

Многие ранние электровозы также были оснащены промежуточными валами . Общий обзор конструкции электровоза за 1915 год показывает 15 различных механизмов привода промежуточного вала из 24 различных конструкций локомотивов.

Некоторые ранние локомотивы использовали тяговые двигатели постоянного тока небольшого диаметра, установленные на отдельных осях, но большинство, особенно для локомотивов с переменным током, имели только один или два двигателя большого диаметра. Эти двигатели большого диаметра были больше, чем у большинства ведущих колес, и поэтому были установлены значительно выше уровня ведущих мостов. [18] Двигатель или двигатели приводили в движение промежуточный вал или промежуточные валы через шестерни или боковые тяги , а затем промежуточный вал вращал колеса через боковые тяги . В Европе Oerlikon и Brown впервые разработали различные конструкции промежуточных валов, а в США доминировала компания Westinghouse . [19] Во всех упомянутых здесь ранних обзорах конструкций электровозов используется термин промежуточный вал или промежуточный вал.

Примеры включают ПРР DD1 и FF1 электровозов , а также Швейцарский класс Ce 6/8 Крокодил и его узкоколейный кузен, GE 6/6 I .

Продолжающееся развитие электродвигателей сделало их меньше, а к Второй мировой войне большинство новых и сделали промежуточные валы устаревшими.

Локомотивы внутреннего сгорания [ править ]

British Rail Class 03 маневровых

Когда Болдуин впервые начал строить локомотивы внутреннего сгорания в первые десятилетия 20-го века, они использовали двухступенчатую трансмиссию от бензинового двигателя к промежуточному валу. [1] Ранние патенты Болдуина на локомотивы внутреннего сгорания охватывали использование как боковых штанг, так и цепной передачи для соединения промежуточного вала с ведущими колесами. [20] [21] Первые локомотивы внутреннего сгорания Болдуина использовали конфигурацию 0-4-0 и весили от 3,5 до 9 тонн, но к 1919 году была доступна 25-тонная конфигурация 0-6-0. [22] Эти локомотивы широко использовались на узкоколейных траншейных железных дорогах времен Первой мировой войны.. [23]

British Rail Class 03 дизель ( на фото) является более недавним примером. Промежуточные валы использовались на некоторых дизель-механических и дизель-гидравлических локомотивах, но редко использовались на дизель-электрических . Единственным исключением был британский железнодорожный класс D3 / 7 . [24]

Движение подвески [ править ]

Small Fowler 4wDM дизель-механический. Обратите внимание на то, как соединительные тяги промежуточного вала проходят более длинный путь к дальней оси, уменьшая угол наклона.

Сложность с приводом соединительной тяги от промежуточного вала заключается в необходимости учитывать вертикальное подвесное движение осей. Для этого было использовано несколько механических приспособлений.

Длинные горизонтальные стержни [ править ]

Самый простой способ - использовать длинные соединительные тяги, идущие горизонтально. Большое вертикальное перемещение конца колеса вызывает только небольшое горизонтальное перемещение привода промежуточного вала. Для дизель-механического локомотива это может быть компенсировано горизонтальной установкой трансмиссии. Тяжелый двигатель переносится на ведущие колеса для увеличения веса сцепления , но относительно легкая коробка передач может быть установлена ​​на одном конце за пределами соединенной колесной базы. Окончательный привод корпус также достаточно узки , чтобы смонтировать между кадрами, что позволяет монтировать его низко вниз и уровень с ведущими мостами.

Шведский Statens Järnvägar Du класс 1-C-1

Такая компоновка типична для маневровых дизельных двигателей с малой скоростью, но не обычно для основных линейных скоростей. Шведский Д-лки 1925 были использовать его, с двумя двигателями , рассчитанных на одного промежуточный вал с короткими стержнями между двумя ведущими осями в 1-С-1 макет.

Продольные стержни [ править ]

E550
SBB Ce 6-8 II со штангами со шлицами

Вертикальные подшипники скольжения в роговых блоках допускают движение, но они должны быть тщательно спроектированы, иначе сила, действующая через стержни, будет потрачена впустую на простое скольжение этого подшипника вперед и назад. Такие скользящие соединения должны быть расположены так, чтобы подвеска могла перемещаться, но так, чтобы сила тяги всегда была под прямым углом к ​​направляющей.

Итальянский E550 1908 года с десятью сцепками имел парные двигатели, каждый с промежуточным валом. Между ними находился треугольный стержень, который вращался синхронно и поэтому всегда горизонтально. Он нес скользящую шейку шатунной шейки для центральной оси и подшипники для длинных соединительных тяг для неравномерно расположенных пар приводов впереди и сзади. [25] Похожая схема была использована для швейцарской железной дороги Берн – Летчберг – Симплон Be 5/7 1-E-1 1912 года. [26]

Концептуально аналогичные связи использовались для швейцарских крокодилов Ce 6/8 II . Поскольку у них был только один тяговый двигатель на каждом конце, треугольная рама также поддерживалась глухим промежуточным валом без привода. Он был немного наклонен, так как промежуточный вал мотора находился выше оси колеса.

Диагональные стержни Винтертура [ править ]

Индийский WCG1 Crocodile швейцарской постройки
RhB Ge 6/6 I Крокодил

Большинство швейцарских крокодилов вместо этого использовали диагональную удочку Винтертура или дизайн Schrägstangenantrieb (немецкий).

Эти локомотивы были сочлененными, с одним большим тяговым двигателем на каждой из двух тележек на каждом конце. Таким образом, промежуточный вал располагался над ведущими колесами и между ними. Чтобы максимизировать длину его ведущей тяги и уменьшить ее наклон, он был соединен рядом с самой дальней ведущей осью. Соединительная тяга между этими осями была «треугольной» с дополнительным подшипником, установленным на ее верхнем крае, воспринимающим тягу приводной тяги промежуточного вала. В отличие от большинства шатунов, это позволяет устанавливать его в той же плоскости, что и подшипники соединительной тяги. Это снижает вылет шатунов и их изгибающие нагрузки.

Эта конструкция проста и надежна, но не дает идеальной геометрии и поэтому известна своим скрипом и грубым ходом, особенно если подшипники штока изнашиваются. Для швейцарских локомотивов: ухоженных, мощных локомотивов, работающих на малых скоростях по крутым склонам, это было приемлемой конструкцией. Однако это не принесло большого успеха в сфере скоростных пассажирских перевозок.

Связи Ганца и Кандо [ править ]

2BB2 400
Связь Бьянки, используется в Италии

Некоторыми из наиболее сложных соединений, используемых для экспресс-локомотивов, были соединения Ganz , Kandó или Bianchi. Они имели форму перевернутого треугольника, тянущегося вниз от высоко расположенного промежуточного вала двигателя до оси колеса.

Форма Ganz использовалась на построенных в Венгрии локомотивах Les Belles Hongroisses 2BB2 400 для французского ПО . Он имел четыре звена, образующие треугольник, с двумя верхними вершинами, прикрепленными к раме локомотива (через короткое качающееся звено) и к шатунной шейке промежуточного вала. Нижняя вершина треугольника содержала короткое треугольное звено, соединяющее стороны треугольника с шатунной шейкой колеса. При наклоне этого звена поглощалось движение подвески. [27] Эта связь хорошо работала на скорости, и, поскольку она полностью состояла из шарнирных соединений без скольжения, не было потери движения. Однако он был сложным, тяжелым и неуравновешенным.

Тяга Kandó была аналогичной по компенсации, но верхние вершины поддерживались парой промежуточных валов двигателя.

Единственным из этих рычагов с широким распространением или длительным сроком службы была симметричная и лучше сбалансированная рычажная система Бьянки, используемая в Италии.

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Общее строительство, Бензиновые промышленные локомотивы Болдуина Отчет о работе компании Baldwin Locomotive , № 74, 1913 г .; страницы 7-9.
  2. Дж. Сноуден Белл, Глава I: Двигатели «Кузнечик» и «Краб» - тип 0-4-0, Ранняя движущая сила железной дороги Балтимора и Огайо ; стр.19.
  3. Росс Винанс, Локомотивные паровые двигатели, патент США 308 , выдан 29 июля 1837 г.
  4. ^ Ссылки в истории локомотива, № XI, Инженер , 10 июня 1881 г .; стр. 432, с большой иллюстрацией.
  5. ^ Джозеф Томлинсон, Обращение президента, Институт инженеров-механиков , Vol. 41 (1890); страницы 181-202.
  6. Дж. Сноуден Белл, Глава IV: Восьмиколесные грузовые паровозы - Тип 0-8-0, Ранняя движущая сила железной дороги Балтимора и Огайо Синклер, Нью-Йорк, 1912; стр. 55-86, особенно см. Рис. 22 на стр. 57.
  7. ^ Ross Winas, Локомотивный, патент США 3201 , выданный 28 июля 1843.
  8. ^ 402, Альфред Грейг и Уильям Бидон, The Commissioners of Patents Journal , № 2770 (20 июля 1880 г.); стр.167.
  9. ^ Roberf Ф. McKillop и Джон Браунинг, Джон Фаулер локомотивы, сахарный тростник Транспорт , Light Railway исследовательское общество Австралии, 29 февраля 2000.
  10. ^ Австралийский центр сахарного наследия, [www.sugarmuseum.com.au/the-museum/], 2010.
  11. Иоганн Штумпф, Локомотив с паротурбинным приводом, патент США 855436 , выданный 28 мая 1907 г.
  12. Джоэл Б. Дюма, Паровая турбина для локомотивов, патент США 1010878 , выданный 5 декабря 1911 г.
  13. ^ Джузеппе Беллуццо, паротурбовоз, патент США 1638079 , выданный 9 августа 1927 года.
  14. ^ Джузеппе Беллуццо, паротурбовоз, патент США 1666590 , выданный 17 апреля 1928 года.
  15. ^ Джузеппе Беллуццо, турбинный локомотив, патент США 1887178 , выданный 8 ноября 1932.
  16. ^ Фредрик Лхунгстр, Турбинный локомотивное Похожие Vehicle, патент США 1632707 , выданный 14 июня 1927.
  17. Фрэнк Л. Албен, Паровоз с паровой турбиной, патент США 2386186 , выдан 10 июня 1943 г.
  18. Альберт С. Ричи и Уильям С. Гриноу, «Электровозы», « Справочник по электрическим железным дорогам» , McGraw Hill, 1915; страницы 579-587, рисунки 48-71 на страницах 584-586.
  19. AT Dover, Глава XVII: Электровозы, Электротяга: Трактат о применении электроэнергии в трамваях и железных дорогах , Макмиллан, Нью-Йорк, 1917; страницы 355-409.
  20. ^ Арчибальд Ehle, внутреннее сгорание локомотивы, патент США 951062 , выданные 1 март 1910.
  21. Арчибальд Х. Эле, Локомотив внутреннего сгорания, патент США 1018889 , выдан 27 февраля 1912 г.
  22. ^ Внутреннего сгорания локомотивы, Baldwin Locomotive Works Record , № 95 (1919); страницы 3-33.
  23. Военные действия компании Baldwin Locomotive Works, Отчет Baldwin Locomotive Works , № 93, 1919; страницы 3-21.
  24. ^ "Архивная копия" . Архивировано из оригинального 7 -го октября 2011 года . Проверено 5 июля 2009 года .CS1 maint: archived copy as title (link)
  25. ^ Холлингсворт, Брайан; Кук, Артур (2000). «E550 E». Современные локомотивы . С. 32–33. ISBN 0-86288-351-2.
  26. Современные локомотивы (2000) , стр. 34–35.
  27. Современные локомотивы (2000) , стр. 50–51.

Внешние ссылки [ править ]

  • http://www.du.edu/~jcalvert/tech/machines/centro.htm
  • http://www.australiansteam.com/sugar.htm
  • http://www.rutlandherald.com/apps/pbcs.dll/article?AID=/20041031/NEWS/410310333/1031/FEATURES02