WikiDer > Промежуточный вал (локомотив)

Jackshaft (locomotive)
А Крокодил из Швейцарские федеральные железные дороги. Каждый комплект из 6 ведущих колес приводится в движение промежуточным валом между ведущими колесами, приводимым в движение парой тяговых двигателей.

А промежуточный вал представляет собой промежуточный вал, используемый для передачи мощности от ведомого вала, такого как выходной вал двигателя или мотора, на ведомые валы, такие как ведущие оси локомотива. Применительно к железнодорожным локомотивам в XIX и XX веках промежуточные валы обычно соответствовали ведущим мостам локомотивов и соединялись с ними посредством боковые стержни. В общем, каждая ведущая ось локомотива может свободно перемещаться примерно на один дюйм (2,5 см) вертикально относительно рамы, при этом вес локомотива переносится на пружинах. Это означает, что если двигатель, мотор или трансмиссия жестко прикреплены к раме локомотива, они не могут быть жестко связаны с осью. 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 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

А 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.

В Железная дорога Балтимора и Огайо был пионером в использовании локомотивов с промежуточным валом. Пока ведущий мост первого Локомотив кузнечика был непосредственно движим прямозубые шестерни от коленчатый вал, то Путешественник поставленный в 1833 году, использовал промежуточный вал, как и все более поздние локомотивы Grasshopper и Crab. Эти локомотивы использовали повышающую передачу для достижения разумной скорости движения с использованием ведущих колес малого диаметра. Примечательно, что термин промежуточный вал не использовался конструкторами этих машин. Вместо этого они называли то, что позже назовут промежуточным валом, «отдельной осью, примерно в трех футах вперед от передней оси, и несущими кривошипами, соединенными шатунами с кривошипами на двух дорожных осях».[2] В его патенте 1837 года на то, что стало известно как краб класс локомотивов, Росс Винанс называл его промежуточный вал «валом ведущего колеса» или «третьей осью».[3]

В обычном паровозе коленчатый вал является одним из ведущие оси. В паровозе с промежуточным валом коленчатый вал промежуточный вал что, в свою очередь, заводит водителя. Некоторые паровозы имели промежуточную конструкцию между этими крайностями, с коленчатыми валами, отличными от ведущей оси. Финеас Дэвиспервый B&O Кузнечик испытанный на B&O в 1831 году был в этом классе, как и Стоктон и Дарлингтон железная дорогас Быстрый с 1836 г., когда коленчатый вал находился прямо между ведущими осями.[4] В обоих этих примерах использовались вертикальные цилиндры, с коленчатым валом в плоскости ведущих мостов. Первый использовал редукторный привод на первую ведущую ось, второй - боковые стержни для этой связи. В последнем случае предполагаемая причина использования коленчатого вала, отличного от ведомых осей, заключалась в том, чтобы «отвести ударные нагрузки от приводного вала».[5]

Несколько локомотивов были построены с горизонтальными цилиндрами, приводящими в движение коленчатый вал непосредственно над задней частью. ведущая ось, с общей пружиной, поддерживающей вал и ось, так что они могут двигаться вместе по вертикали. Росс Винанс разработал серию 0-8-0 локомотивов, начиная с 1842 г., запустив то, что стало B&O Грязевой копатель класс двигателей. Словно Кузнечик В локомотивах до них коленчатые валы этих двигателей были соединены с ведомыми валами.[6] В своем патенте 1843 года Винас назвал коленчатый вал пятый вал, или ось.[7] В 1880 году завод по производству паровых плугов Фаулера в Лидсе, Англия, получил патент на аналогичный 0-4-0 Конструкция локомотива с вертикальными боковыми тягами между коленчатым валом и задним мостом. Здесь мотивация заключалась в том, чтобы поднять цилиндры и поршневые штоки подальше от пыли и грязи на двигателе с миниатюрными ведущими колесами.[8][9] Уцелел один такой локомотив Фаулера, очень маленький узкоколейный. 0-4-2Т.[10]

Ранние дизайнеры паровозы не понимал необходимости понижающей передачи или рессорной подвески.[11][12] Как только эти проблемы были поняты, промежуточные валы возникла как одна из альтернатив для соединения выходного редуктора турбины с ведущие колеса. Джузеппе Беллуццо из Италии получил несколько патентов США на вариации этой идеи.[13][14][15] Альтернативы приводам промежуточных валов включали использование гусиный привод с турбиной над ведущей осью или комбинацией полого привода с коробкой передач, подвешенной горизонтально между ведущей осью локомотива и валом турбины.[16][17]

Электровозы

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

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

Некоторые ранние локомотивы использовали постоянный ток малого диаметра. тяговые двигатели устанавливались на отдельные оси, 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 моторы приводили в движение промежуточный вал или промежуточные валы через шестерни или боковые стержни, а затем промежуточный вал проворачивал колеса на боковые стержни. В Европе, Oerlikon и Браун, Бовери впервые разработал различные конструкции промежуточных валов, а в Соединенных Штатах Westinghouse был доминирующим.[19] Все приведенные здесь ранние обзоры конструкций электровозов используют термин промежуточный вал или же вал-домкрат.

Примеры включают PRR DD1 и FF1 электровозы, а также швейцарские Крокодил класса Ce 6/8 и его узкоколейный кузен, Ретийская железная дорога Ge 6/6 I.

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

Локомотивы внутреннего сгорания

А Британский железнодорожный класс 03 маневровщик

Когда Болдуин Впервые начали 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 обоих боковые стержни и цепной привод связать промежуточный вал к ведущим колесам.[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 узкой колее. траншейные железные дороги из Первая Мировая Война.[23]

В Британский железнодорожный класс 03 дизель (на фото) - более свежий пример. Промежуточные валы использовались на некоторых дизель-механический и дизель-гидравлический локомотивы, но редко использовались на дизель-электрика. Единственным исключением был Британский железнодорожный класс D3 / 7.[24]

Подвеска движение

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

Трудность с приводом соединительной тяги от промежуточного вала заключается в необходимости учитывать вертикальное перемещение подвески осей. Для этого было использовано несколько механических приспособлений.

Длинные горизонтальные стержни

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 горизонтально податливой установкой трансмиссии. Тяжелый двигатель переносится на ведущие колеса для адгезионный вес, но относительно легкая коробка передач может быть установлена ​​на одном конце за пределами соединенной колесной базы. А главная передача Корпус также достаточно узкий, чтобы его можно было установить между рамами, что позволяет устанавливать его низко и на одном уровне с ведущими мостами.

Шведский Statens Järnvägar Ду класс 1-C-1

Такая компоновка типична для маневровых дизельных двигателей с малой скоростью, но не для основных линейных скоростей. В Шведский D-lok 1925 года действительно использовал его, с двумя двигателями, соединенными с одним промежуточным валом с короткими стержнями между двумя ведущими осями одного 1-C-1 макет.

Штанги с прорезями

E550
SBB Ce 6-8II со стержнями с прорезями

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 находилась под прямым углом к ​​направляющей.

Десятимарочный итальянский E550 1908 г. имел парные двигатели, каждый с промежуточным валом. Между ними находился треугольный стержень, который вращался синхронно и поэтому всегда горизонтально. На нем находилась скользящая шейка 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 швейцарских Железная дорога Берн – Лёчберг – Симплон Быть 5/7 1-Е-1 1912 года.[26]

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

Диагональные стержни Winterthur

Построенный в Швейцарии Индийский WCG1 Крокодил
RhB Ge 6/6 я Крокодил

Большинство швейцарцев крокодил классы использовали диагональную удочку Винтертура или Schrägstangenantrieb (Немецкий) дизайн вместо этого.

Эти локомотивы были сочлененными, с одним большим тяговым двигателем на каждой из двух тележек на каждом конце. Таким образом, промежуточный вал размещался 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 уменьшает 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

2BB2 400
Связь Бьянки, используется в Италии

Некоторые из наиболее сложных соединений, используемых для экспресс-локомотивов, были Ганц, Кандо или связи Бьянки. Они имели форму перевернутого треугольника, простирающегося от высоко расположенного промежуточного вала двигателя до оси колеса.

Форма Ганца использовалась на построенных в Венгрии Les Belles Hongroisses 2BB2 400 паровозы для французов PO. 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 или длительным сроком службы была симметричная и лучше сбалансированная рычажная система Бьянки, используемая в Италии.

Рекомендации

  1. ^ а б Общее строительство, Бензиновые промышленные локомотивы Baldwin Рекорд компании Baldwin Locomotive Works№ 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 паровозы, Патент США 308 , пожалована 29 июля 1837 г.
  4. ^ Ссылки в Истории Локомотива, № XI, Инженер10 июня 1881 г .; стр. 432, с большой иллюстрацией.
  5. ^ Джозеф Томлинсон, Обращение Президента, Труды института 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. ^ Росс Винас, Локомотив, Патент США 3201 , пожалована 28 июля 1843 г.
  8. ^ 402, Альфред Грейг и Уильям Бидон, Журнал уполномоченных по патентам№ 2770 (20 июля 1880 г.); стр.167.
  9. ^ Роберф Ф. Маккиллоп и Джон Браунинг, «Локомотивы Джона Фаулера», Транспортировка сахарного тростника, Общество исследований легкого железнодорожного транспорта Австралии, 29 февраля 2000 г.
  10. ^ Австралийский центр сахарного наследия, [www.sugarmuseum.com.au/the-museum/], 2010 г.
  11. ^ Иоганн Штумпф, Локомотив с паротурбинным приводом, Патент США 855436 , пожалована 28 мая 1907 г.
  12. ^ Джоэл Б. Дюма, Паровая турбина для локомотивов, Патент США 1010878 , пожалована 5 декабря 1911 г.
  13. ^ Джузеппе Беллуццо, паровоз, Патент США 1638079 , предоставлено 9 августа 1927 г.
  14. ^ Джузеппе Беллуццо, паровоз, Патент США 1,666,590 , предоставлено 17 апреля 1928 г.
  15. ^ Джузеппе Беллуццо, Турбинный локомотив, Патент США 1887178 , предоставлено 8 ноября 1932 г.
  16. ^ Фредрик Люнгстрём, Локомотив с турбинным приводом и аналогичный автомобиль, Патент США 1632707 , пожалована 14 июня 1927 г.
  17. ^ Франк Л. Альбен, паровоз, Патент США 2386186 , пожалована 10 июня 1943 г.
  18. ^ Альберт С. Ричи и Уильям С. Гриноу, Электровозы, Справочник по электрической железной дороге, McGraw Hill, 1915; страницы 579-587, рисунки 48-71 на страницах 584-586.
  19. ^ А. Т. Довер, Глава XVII: Электровозы, Электрическая тяга: трактат о применении электроэнергии в трамваях и железных дорогах, Макмиллан, Нью-Йорк, 1917; страницы 355-409.
  20. ^ Арчибальд Эль, Локомотив внутреннего сгорания, Патент США 951062 , пожалована 1 марта 1910 г.
  21. ^ Арчибальд Х. Эле, Локомотив внутреннего сгорания, Патент США 1018,889 , пожалована 27 февраля 1912 г.
  22. ^ Локомотивы внутреннего сгорания, Рекорд компании Baldwin Locomotive Works№ 95 (1919); страницы 3-33.
  23. ^ Военная деятельность компании Baldwin Locomotive Works, Рекорд компании Baldwin Locomotive Works№ 93, 1919 г .; страницы 3-21.
  24. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал 7 октября 2011 г.. Получено 5 июля, 2009.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  25. ^ Холлингсуорт, Брайан; Кук, Артур (2000). «E550 E». Современные локомотивы. С. 32–33. ISBN 0-86288-351-2.
  26. ^ Современные локомотивы (2000)С. 34–35.
  27. ^ Современные локомотивы (2000), стр. 50—51.

внешняя ссылка