Редуктор с сопряженным клапаном Гресли - Gresley conjugated valve gear

LNER Class V2 4771 Зеленая стрелка. Обратите внимание на сопряженную клапанную шестерню Гресли, расположенную перед поршневыми клапанами, приводимую в движение от шпинделей клапана.

В Редуктор с сопряженным клапаном Гресли это клапанная передача для паровозы разработано Сэр Найджел Гресли, главный инженер-механик ЛНЕР при поддержке Гарольд Холкрофт. Это позволяет трехцилиндровому локомотиву работать только с двумя наборами клапанного механизма для внешних цилиндров и получать от них движение клапана для внутреннего цилиндра с помощью рычагов («рычаг 2 к 1» и «рычаг равного управления» ).[1] Шестеренку иногда называют Гресли-Холкрофт gear, отмечая большой вклад Holcroft в его развитие.

Операция

Государственные железные дороги Нового Южного Уэльса D57, класс 4-8-2, с сопряженной зубчатой ​​передачей Гресли, видимой спереди под дымовой камерой. Более длинный рычаг "2 к 1" расположен с правой стороны локомотива, а более короткий рычаг равноправия - с левой стороны.

Сопряженная шестерня Гресли фактически является суммирующей машиной, в которой положение клапана для внутреннего цилиндра является суммой положений двух внешних цилиндров, но в обратном направлении. Его также можно рассматривать как качающийся рычаг между одним внешним цилиндром и внутренним цилиндром, как это обычно бывает на 4-цилиндровых паровозах, но точка поворота перемещается вперед и назад рычагом от другого внешнего цилиндра.

Если мы аппроксимируем движение каждого клапана синусоидальной волной - если мы скажем, что положение клапана в его возвратно-поступательном движении точно пропорционально синусу «угла привода», как только мы установим нулевую точку угол привода в том положении, в котором он должен быть для этого клапана - тогда математика проста. Положение клапана, прикрепленного к длинному концу рычага 2 к 1, является , а положения двух других клапанов должны быть и . Положение короткого конца рычага 2 к 1:  - что, как оказалось, находится на полпути между и для любого значения . Таким образом, рычаг 1 к 1, повернутый на коротком плече рычага 2 к 1, сделает свое дело.

Углы поворота

У локомотивов с клапанной передачей Gresley три поршня должны работать точно с интервалом в 120 градусов. (Разные расстояния могут быть согласованы с разными пропорциями рычага, если есть какое-либо преимущество в расстоянии, отличном от 120-120-120.) Для того, чтобы внутренний кривошип очищал ведущую соединенную ось, внутренний цилиндр локомотива с клапаном Гресли шестерня обычно располагается выше внешних цилиндров и наклонена вниз.[2] Чтобы поддерживать плавный поток крутящего момента, углы кривошипа смещены от равных 120 градусов, чтобы компенсировать угол внутреннего цилиндра (например, 120/113/127 градусов). Результирующая синхронизация потока пара, выходящего из цилиндров, по-прежнему обеспечивает этим трехцилиндровым локомотивам регулярный выхлоп.

Проблемы

С механизмом Gresley был ряд проблем. Поскольку устройство сопряжения было установлено на противоположном конце шпинделей клапана от клапанного механизма, поскольку шпиндели клапана удлинялись из-за тепла пара в цилиндрах, это повлияло бы на синхронизацию клапана, и шестерню необходимо было бы снять, прежде чем она будет можно снять клапаны для обслуживания.[3] Однако B17 Класс «Футболист» / «Сандрингем» 4-6-0 избежали этой конкретной проблемы, поскольку были спроектированы с сопряженной шестерней позади, а не перед цилиндрами.[4]Основная трудность с этой клапанной передачей заключалась в том, что на высоких скоростях инерционные силы заставляли длинный сопрягающий рычаг изгибаться или «хлестать».[5] Это привело к тому, что средний цилиндр работал дольше. отрезать чем внешние цилиндры, поэтому на них приходится непропорционально большая часть общей выходной мощности, что приводит к повышенному износу средней большой головки. Продолжительная работа на высокой скорости иногда могла привести к достаточно быстрому износу головки шатуна, так что увеличенного хода, обеспечиваемого среднему поршню из-за увеличенного люфта в подшипнике, было достаточно, чтобы выбить концы среднего цилиндра. Это произошло во время пробега «Серебряного лиса» со скоростью 113 миль в час (200 км / ч).[6] Хотя проблема могла быть устранена в условиях мирного времени с помощью регулярного технического обслуживания и осмотров, она оказалась плохо подходящей для тяжелых условий эксплуатации и низких уровней технического обслуживания. Вторая Мировая Война. Это привело к возникновению проблем с шатуном на шатуне центрального цилиндра на знаменитых обтекаемых Pacifics класса A4, и многие из этих локомотивов были оснащены поршнем уменьшенного диаметра, а внутренний цилиндр в качестве временной меры был опущен. LNER Class A4 4468 Кряква получил повреждение головной части центрального цилиндра (на что указывает водителю поломка «вонючей бомбы», прикрепленной к подшипнику, которая ломается при перегреве белого металла) во время пробега мирового рекорда, и был вынужден хромать обратно на склад для ремонт потом. Преемник Гресли в LNER, Эдвард Томпсон, критически относился к этому конкретному клапанная передача.[7] Помимо введения новых двухцилиндровых конструкций, он приступил к восстановлению локомотивов Гресли с отдельными наборами Клапан Walschaerts для каждого цилиндра.[8]При более позднем владении British Railways заявление бывшего Великая Западная железная дорога Практика мастерской по точному центрированию клапанного механизма, а также при изготовлении и смазке внутреннего подшипника шатуна эффективно решила эти проблемы.

Северная Америка, Австралия и Новая Зеландия

Третий цилиндр и шестерня Гресли видны под дымовой коробкой этого 4-12-2.

Конъюгированный клапанный механизм Гресли использовался Американская Локомотивная Компания по лицензии на 4-12-2 локомотивы, построенные для Union Pacific Railroad между 1926 и 1930 годами. Это были самые большие локомотивы, в которых использовался этот клапанный механизм. Он также использовался в Австралии для Викторианские железные дороги S класс 4-6-2 1928 г.[9] и Государственные железные дороги Нового Южного Уэльса D57 класс 4-8-2 1929 г.[10]

Как и в Великобритании, у этого механизма были свои проблемы. Некоторые из локомотивов класса Union Pacific 9000 были переоборудованы в редукторы с двойным клапаном Walschaerts, а более поздние образцы были построены с роликовые подшипники для движущихся частей механизма Гресли. В Австралии VR S class Pacifics избежал многих проблем со средним цилиндром, которые преследовали Гресли, разместив «набор» на оси ведущих ведущих колес, что позволило всем трем цилиндрам находиться в одной горизонтальной плоскости. Позже в конструкции трехцилиндрового локомотива VR и NSWGR использовались механизмы, альтернативные системе Gresley, чтобы избежать высоких затрат на техническое обслуживание.[11][12] В Викторианские железные дороги H класс 1941 г. был оснащен немецким Henschel und Sohn сопряженный клапанный редуктор, который был признан превосходящим систему Гресли,[13] в то время как в Новом Южном Уэльсе D58 класс 1950 г. использовали рейка и шестерня Система, которая теоретически является улучшением системы Гресли, на практике оказалась еще более проблематичной.[11]

Механизм клапана Gresley использовался на NZR G класс Шестицилиндровые локомотивы Beyer-Garrett, поставленные Новозеландским железным дорогам в 1928 году. Производитель Beyer Peacock не советовал использовать трех- или шестицилиндровый вариант с редуктором Gresley, но он потребовался G S. Lynde для NZR CME. Эти три сочлененных локомотива не имели успеха, и их переоборудовали в шесть локомотивов «Pacific».

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Реставрация Гресли A4 # 60019 Выпь В архиве 12 марта 2007 г. Wayback Machine Схема расположения клапанного механизма Гресли и Уолшаертса на локомотиве LNER A4 - получено 4 октября 2006 г.
  2. ^ Государственный архив Виктории фотография отливок цилиндров для класса VR S В архиве 10 марта 2007 г. Wayback Machine - Проверено 4 октября 2006 г. Обратите внимание на наклон центрального цилиндра.
  3. ^ «Локомотивное приключение» Гарольд Холкрофт, Ян Аллан. Лондон
  4. ^ «Последние паровозы британских железных дорог», Рэнсом-Уоллис, П., Ян Аллан, Шеппертон, 1966 г.
  5. ^ Билл Харви - 60 лет в Steam, Харви Д.У. Дэвид и Чарльз. Ньютон Эббот, 1986
  6. ^ Аллен, CJ, "Два миллиона миль пути на поезде", ISBN  0-7110-0298-3
  7. ^ (LNER) Энциклопедия Страница Эдварда Томпсона получено 1 октября 2006 г.
  8. ^ (ЛНЭР) Энциклопедия А1 / 1 стр. получено 1 октября 2006 г.
  9. ^ История железнодорожного музея AHRS: 1900-1950 гг. В архиве 27 сентября 2007 г. Wayback Machine получено 1 октября 2006 г.
  10. ^ australiansteam.com Страница Нового Южного Уэльса получено 1 октября 2006 г.
  11. ^ а б Сли, Дэвид Э. (январь 2000 г.). «Классы D57 и D58 - конструктивные различия и сравнение мощности». Бюллетень Австралийского исторического общества железных дорог: 3–19.
  12. ^ Оберг, Леон (2007). Локомотивы Австралии 1854-2007 гг.. Розенберг Паблишинг. п. 201. ISBN  1-877058-54-8.
  13. ^ Ли, Роберт. Железные дороги Виктории 1854-2004 гг.. Издательство Мельбурнского университета с. 165. ISBN  978-0-522-85134-2.

внешние ссылки