Читаем Паровозы промышленного транспорта онлайн бесплатно

ПАРОВОЗЫ ПРОМЫШЛЕННОГО ТРАНСПОРТА

Федор Иванович Бойко

В книге описаны конструкции наиболее распростра­ненных паровозов широкой и узкой колеи промышлен­ного железнодорожного транспорта. Подробно изложе­ны устройство и ремонт узлов и деталей этих паровозов* а также материалы, употребляемые в паровозостроении.

В приложениях указываются основные технические характеристики наиболее распространенных паровозом промышленного транспорта и допуски износов деталей при всех видах ремонта.

Книга предназначена для машинистов, их помощ­ников, мастеров, бригадиров и слесарей по ремонту паровозов.

Рецензент д-р техн. наук В. Н. Сологубов Редактор инж. А. С. Близнянский

Редакция литературы по транспортному, дорожному и энергетическому машиностроению Зав. редакцией инж. Н. Н. ВОСКРЕСЕНСКИМ

Непрерывный рост производства и товарооборота в нашей стра­не сопровождается развитием всех видов транспорта и транспорт­ных перевозок.

В промышленных предприятиях (на заводах, в рудниках, шахтах, лесной и торфяной промышленности) основным видом транспорта является железнодорожный транспорт широкой и узкой колеи.

Наряду с внедрением новых, более экономичных локомотивов — электровозов и тепловозов — в промышленном железнодорожном транспорте в ближайшие годы будет эксплуатироваться паровоз.

Для полного освоения и максимального использования совре­менных паровозов необходимо хорошо знать их устройство, содержа­ние и ремонт. Устройство, содержание и ремонт магистральных па­ровозов жйлезных дорог описаны в современной литературе доста­точно хорошо. Конструкция же некоторых узлов и деталей танк-паровозов и тендерных паровозов узкой колеи, работающих на про­мышленных предприятиях, во многих случаях резко отличается от паровозов магистральных железных дорог.

Учитывая эти особенности и в целях оказания помощи в обуче­нии новых кадров, пришедших на транспорт промышленных пред­приятий, в 1948 г. была издана книга «Паровозы промышленного транспорта». В этой книге были кратко описаны устройство и ремонт отдельных узлов, а также даны основные сведения о наи­более распространенных паровозах.

В настоящем, третьем издании, автором учтены все замечания, полученные от некоторых предприятий по первым двум изданиям. Кроме того, существенной переработке подверглась значительная часть текстового и иллюстративного материала.

Замечания по книге следует направлять по адресу: Москва, И-164, Ярославское шоссе, д. 8, Машгиз.

В паровозостроении применяются чугун, сталь, медь и ее спла­вы, олово, свинец, сурьма, алюминий и их сплавы, асбест и другие материалы.

Чугун. Сплав железа с углеродом (при содержании углерода более 1,7%), а также с небольшими примесями кремния, марганца, серы и фосфора называется чугуном. Для отливки деталей парово­зов применяется серый чугун.

Серый чугун содержит значительное количество выделенного углерода, располагающегося равномерно по всей массе чугуна в виде графита. Механические качества серого чугуна в основном за­висят от формы, количества, величины и распределения графитных включений. Серый чугун сравнительно мягок, легко плавится и в изломе имеет серую поверхность с крупнозернистым строением.

Технические условия на отливки из серого чугуна установлены ГОСТ 1412-54, в котором механические свойства определяются пределом прочности при изгибе и твердостью по Бринелю. Стан­дартные марки серого чугуна обозначаются СЧ (серый чугун); к этим буквам добавляются два двузначных числа: первое число — предел прочности при растяжении, второе — предел прочности при изгибе (табл. 1).

Из чугуна марки СЧ 00 изготовляют кронштейны, опоры, стойки, фланцы и неответственные детали; из чугуна марок СЧ 12-28 и СЧ 15-32 — башмаки для тормозных колодок, подбуксовые короб­ки, колосники, дымовые трубы, конусы и мелкие отливки; из чугуна марок СЧ 18-36, СЧ 21-40, СЧ 24-44 — паровозные цилиндры и их крышки, втулки золотниковые и поршневые, барабаны для поршне­вых и золотниковых колец, насосные детали, буксовые накладки и другие.

В последнее время в паровозостроении начали применять ков­кие, модифицированные и легированные чугуны, у которых механи­ческие и физические свойства выше, чем у обыкновенного серого чугуна.

Сталь. Сталь отличается от чугуна меньшим содержанием угле­рода (не более 1,7%) и некоторых других примесей.

Сталь получают из чугуна путем выжигания примесей в бессеме­ровских, томасовских и мартеновских печах. Твердость стали зави­сит от содержания в ней углерода: чем больше углерода, тем она тверже, и наоборот. Стали, содержащие до 0,2% углерода, приме­няют для сварки; эти стали вязки, обладают небольшой твердостью и прочностью и хорошо свариваются. Стали с содержанием 0,10 —

0,30% углерода применяют для изготовления цементуемых деталей, которые должны обладать вязкой сердцевиной, но твердой поверх­ностью. Стали с 0,35—0,55% углерода прочные, вязкие и хорошо воспринимают закалку; их применяют для изготовления деталей машин, работающих под нагрузкой. Сталь с 0,6—0,8% углерода применяют для изготовления инструмента. Сталь с 1,0—1,7% угле­рода очень тверда после закалки; из нее изготовляют инструмент для обработки металлов.

Существующие сорта стали делятся на две основные группы: углеродистые и легированные или специальные.

Механические свойства углеродистых сталей зависят главным образом от процентного содержания в них углерода. Углеродистые стали, в свою очередь, делят на конструкционные, из которых изго­товляют части машин, и инструментальные — для изготовления инструмента.

Излом углеродистой стали — зернистый, светлосерого цвета, при­чем, чем меньше в стали углерода, тем зерно ее крупнее, а цвет из­лома светлее. У стали с большим содержанием углерода зерно мель­че, а цвет излома темнее. Если кусок стали прижать к вращающему­ся наждачному кругу, то по длине, форме и цвету искр можно судить

о сорте стали: мягкие стали, с малым содержанием углерода, дают пучок соломенно-желтых искр; чем больше в стали углерода, тем пучок искр ярче (фиг. 1).

Углеродистая горячекатанная сталь обыкновенного качества из­готовляется на металлургических заводах по ГОСТ 380-50. В за­висимости от механических свойств и химического состава сталь делится на марки: Ст. 0, Ст. 1, Ст. 2 и т. д. до Ст. 7 (табл. 2).

Стали всех марок, кроме марки Ст. О, маркируют окраской тор­цов или концов и клеймят. Для окраски установлены следующие

сварные коробки, укрепляющие кольца бандажей, планки ползунов, шайбы, шплинты и другие менее ответственные детали;

Ст. 1 —топочные связи;

Ст. 2 — валики ползунов и дышел, втулки дышловых валиков, кулисы и их камни, валики и втулки кулисного механизма, ножи и алики рессорного подвешивания, заклепки, котельные листы, свя- ^и> шпильки, болты и т. д.

• 3 — рычажные передачи тормоза, тормозные винты, болты, ^клепки, связи, листовые паровозные рамы, рессорные хомуты, ва-

Ст. 4 — рессорные подвески, стяжки, тяговые крюки, мелкие поковки;

Ст. 5 — золотниковые штоки, параллели и их болты, клинья ползунов, золотниковые диски, маятники, золотниковые и эксцентри­ковые тяги, буксовые клинья, болты междурамных скреплений;

Ст. 5 (с предъявлением дополнительных требований) —дышла, поршневые скалки, пальцы кривошипов, контркривошипы.

В паровозостроении дополнительно применяется топочная сталь (Ст. ЗТ), из которой изготовляют детали паровозной топки, подвер­гающиеся непосредственному д'ействию пламени или горячих газов, и котельная сталь (Ст. ЗК), из которой изготовляются остальные ответственные части паровозного котла.

Листовая сталь этих марок изготовляется по ГОСТ 399-41 (табл. 3) и отличается от обычной углеродистой стали марки Ст. 3 несколько повышенной пластичностью, а Ст. ЗТ — пониженной чув­ствительностью к старению.

i В результате добавления к стали присадочных (легирующих) элементов — хрома, вольфрама, молибдена, никеля, ванадия — эти стали называются хромистыми, никелевыми, нержавеющими, быстрорежущими и т. д. Сталь в отличие от чугуна хорошо куется, прокатывается, штампуется и поддается закалке. Для лучшей об­рабатываемости сталь отжигают.

Медь и ее сплавы. Медь — металл красного цвета, мягкий, ков­кий; вытягивается и прокатывается, обладает хорошей электрои теплопроводностью, но отливается плохо и дает пузырчатую отлив­ку. Медь во время обработки приобретает твердость, упругость, теряет вязкость. Для восстановления первоначальных свойств медь необходимо отжечь при 750—800° и быстро охладить в воде. Медь в чистом виде применяется главным образом в электрических маши­нах и электропроводке. Прежде медь применяли для топочных ли­стов, связей, паропроводных и смазочных труб паровоза; в настоя­щее время на паровозах она применяется очень редко.

Медь в расплавленном состоянии хорошо сплавляется с оловом, цинком и другими металлами. Эти сплавы имеют большое примене­ние в машиностроении.

Сплав меди с оловом, свинцом и цинком называется бронзой. С увеличением содержания олова увеличивается прочность и твер­дость бронзы, но понижается вязкость.

В паровозостроении применяются два вида бронз: антифрикцион-

д_Ля подшипников (буксовых и дышловых) и втулок и арма-

^HvDHbie — для изготовления деталей и корпусов арматуры. Бронзы большим содержанием олова называются оловянистыми, а с боль­шим содержанием свинца — свинцовистыми. Оловянистая бронза обладает хорошими литейными свойствами; температура плавления бронзы колеблется от 850 до 1050°. В настоящее время стремятся применять бронзы с небольшим содержанием олова (до 6%) и повышенным содержанием свинца.

Для плавающих втулок, работающих в очень тяжелых услови­ях, применяют свинцовистую бронзу Бр. ОЦС-4-4-17* по ГОСТ 613-50, а для буксовых подшипников — бронзу Бр. ОЦС-5-5-5. Арматура изготовляется преимущественно из бронзы Бр. ОЦС-3-12-5. Кольца одноколечных сальников отливаются из высокосвин­цовистой никелевой бронзы Бр. СН 60-2,5.

Сплав меди с цинком называется латунью. Латунь—металл очень вязкий, твердый, желтоватого цвета, отчего его часто называют желтой медью. Качество латуни зависит от содержания цинка (10—40%). Для облегчения обработки на станках в некоторые мар­ки латуни добавляют 0,8—1,2% свинца. Латунь с небольшим со­держанием цинка носит название томпака. Томпаки мягки, пластич­ны и поддаются ковке, прессовке, штамповке и протяжке в холод­ном и горячем состоянии. Латуни с большим содержанием цинка куются и штампуются только в горячем состоянии.

Латунь дает чистую поверхность; она применяется для тонко­стенных отливок. На паровозах латунь применяют для мелких дета­лей арматуры и в качестве присадочного материала при газосварке. Латунь, так же как и красная медь, во время обработки становится менее вязкой, поэтому для увеличения вязкости ее необходимо от* жечь при 600—700°.

Баббиты. Антифрикционные сплавы, состоящие из свинца, оловл и других цветных металлов называют баббитами. Вследствие хоро­шей вязкости, твердости, способности противостоять изнашиванию я малого коэффициента трения, баббиты применяют для заливки трущихся поверхностей подшипников, вкладышей ползунов и т. д. Баббит легко обрабатывается.

При ремонте паровозов применяют кальциевые, свинцовистые и оловянистые баббиты.

Кальциевый баббит БК — это сплав 98% свинца, 2% кальция и натрия.

Свинцовистый баббит Б 16 — это сплав 66% свинца, 16% олова, 16% сурьмы и 2% меди.

Подшипники, залитые кальциевым баббитом, выдерживают большую нагрузку и большой нагрев. Свинцовистый баббит при ^нагревании до 180° размягчается, а при 230—242° начинает пла- ^я. Кальциевый баббит размягчается при ~300°, при 320°

В обозначениях бронзы буквы ОЦСН указывают на основные составляю ^ие сплавы (О — олово, Ц — цинк, С — свинец, Н — никель), а цифры — содер-

^,ие в процентах указанных элементов.

начинает плавиться. В табл. 4 приводится характеристика свинцо­вистого (Б 16) и кальциевого (БК) баббитов.

Цинк — металл синевато-белого цвета с удельным весом в ли­том состоянии 6,9, в прокатном — 7,2; температура плавления его 419°. В холодном состоянии цинк хрупок, при нагревании до 100— 150° делается вязким, куется и легко прокатывается. При темпера-⁴ туре выше 500° сгорает на воздухе, образуя окись. Цинк хорошо от­ливается. Употребляется для покрытия железных листов и прово­локи с целью защиты от коррозии, а также для изготовления раз­личных сплавов — латуни, припоев и др.

Олово — металл блестящего серебристо-белого цвета, мягкий и очень вязкий. Удельный вес его 7,28, температура плавления 232\ Применяется при приготовлении различных сплавов (бронзы, баб­бита, припоев и т. д.) и для лужения. Олово — дорогой и дефицит­ный металл, вследствие чего его заменяют другим.

Свинец—металл синевато-серого цвета, очень мягкий и тягу­чий, легко прокатывается и штампуется в холодном состоянии. Хо­рошо отливается. Удельный вес его 11,3, температура плавления 327°.

Свинец применяют для получения сплавов баббита, бронзы, припоев и т. д.

Асбест — горная порода, дающая при обработке несгораемое волокно. Из пряжи асбестового волокна изготовляют несгораемые ткани, плетеные набивки и шнуры разных размеров и форм. Асбе­стовые набивки применяют для сальников паровых машин, паровых насосов, двигателей внутреннего сгорания, поршневых и центро­бежных насосов и т. д. Из волокна асбеста изготовляют термоизоля­ционные материалы: асбокартон, асбозурит, совелиг, асботермит.

Асбестовые набивки изготовляют нескольких типов. На парово­зах применяют набивку только сухую и просаленную. Сухая асбе­стовая набивка представляет собой плетеный шнур из асбестовой нитки, который в зависимости от рода оплетения изготовляется круглым или квадратным, размером от 5 до 90 мм. Набивку асбе­стовую, просаленную пропитывают антифрикционной массой, содер­жание которой, включая тальк и графит, должно быть не менее 35%.

Асбестовые картон и бумага представляют собой листовой теп­ло-и электроизоляционный огнестойкий материал, применяемый для утепления паровозов и для прокладок при ремонте их.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПАРОВОЗАХ

Особенности промышленного железнодорожного транспорта.

Промышленный железнодорожный транспорт в СССР чрезвычайно разнообразен; он представляет собой одно из крупнейших транс­портных хозяйств страны, располагающее большим количеством вагонов и локомотивов различных типов, и железнодорожными путями широкой и узкой колеи значительной длины.

В ведении промышленных предприятий находится 34,% общей эксплуатационной длины железнодорожных путей, 27% всего парка локомотивов и свыше 80% погрузочно-разгрузочных механизмов.