Удар молота - Hammer blow
В железнодорожной терминологии , то удар молота является вертикальной силой , которая попеременно добавляет и вычитает от веса локомотива на колесе. Его передают на колею ведущими колесами многих паровозов . Это несбалансированная сила на колесе (известная как дисбаланс). Это результат компромисса, когда колеса локомотива неуравновешены относительно смещенных горизонтальных возвратно-поступательных масс, таких как шатуны и поршни , для улучшения плавности хода. Удар молота может вызвать повреждение локомотива и пути, если сила колеса / рельса достаточно велика. «Динамическое усиление» - это американский термин для обозначения той же силы.
Принципы
Добавление дополнительных грузов на колеса снижает неуравновешенные возвратно-поступательные силы на локомотив, но приводит к его дисбалансу по вертикали, создавая удар молотком.
Локомотивы были сбалансированы для их индивидуальных корпусов, особенно если было построено несколько одинаковых конструкций (класс). Каждый член класса был сбалансирован для его нормальной рабочей скорости. От 40% до 50% возвратно-поступательных грузов с каждой стороны уравновешивалось вращающимися грузами в колесах.
Причины
В то время как соединительные тяги из более локомотива может быть полностью уравновешены весами на ведущих колесах , так как их движение полностью вращательное, возвратно - поступательное движение движение поршней, поршневые штоков, основных стержней и привод клапанов не может быть сбалансировано таким образом. Двухцилиндровый локомотив имеет свои два кривошипа «четвертовать» - набор под углом 90 ° друг от друга - так, чтобы четыре рабочих ходов поршней двойного действия равномерно распределены по всему циклу , и нет точки , в которых оба поршне находится на верхнем или нижняя мертвая точка одновременно.
Четырехцилиндровый локомотив может быть полностью уравновешен по продольной и вертикальной осям, хотя есть некоторые качательные и крутящие движения, с которыми можно справиться при подвеске и центрировании локомотива; трехцилиндровый локомотив также может быть лучше сбалансирован, но двухцилиндровый локомотив, сбалансированный только для вращения, будет колебаться вперед и назад. Для противодействия этому может быть добавлен дополнительный противовес - «перевес», но за счет добавления вертикальных сил, ударов молота. Это может серьезно повредить гусеницу, а в крайних случаях может привести к тому, что ведущие колеса полностью покинут гусеницу.
Чем тяжелее возвратно-поступательное оборудование, тем больше эти силы и тем серьезнее становится проблема. За исключением короткого периода в начале двадцатого века, когда были опробованы сбалансированные составные локомотивы, американские железные дороги не были заинтересованы в локомотивах с внутренними цилиндрами, поэтому проблема баланса не могла быть решена путем добавления большего количества цилиндров на сцепленную колесную пару. По мере того, как локомотивы становились больше и мощнее, их возвратно-поступательные механизмы должны были становиться сильнее и, следовательно, тяжелее, и, таким образом, проблемы, связанные с дисбалансом и ударами молота, становились все более серьезными. Более высокие скорости также увеличивают неуравновешенные силы, которые возрастают пропорционально квадрату скорости вращения колеса.
Решения
Одним из решений этой проблемы был двойной локомотив , который распределял движущую силу по нескольким наборам поршней, что значительно уменьшало удары молота. Менее удачным оказался паровоз-триплекс .
Советский Союз использовал другое решение для нанесения удара молотком с конструкцией локомотива 2-10-4 (и 2-8-2) . Цилиндры были размещены над центральной ведущей осью и, что наиболее важно, имели конфигурацию с противоположными поршнями (два поршня, фазированные на 180 градусов в одном цилиндре). Таким образом, в отличие от почти всех паровозов, поршни имели штоки на обоих концах, которые передавали мощность на колеса. Идея заключалась в том, чтобы сбалансировать движущие силы на колесах, чтобы противовесы на колесах были меньше и уменьшили "удар молота" по гусенице.
В Соединенном Королевстве Государственный комитет по нагрузкам на мосты исследовал влияние удара молотком на создание напряжений в железнодорожных мостах и необходимость уравновешивания движений внутренних и внешних цилиндров. Использование внутренних цилиндров (что было редкостью в США) приводит к более устойчивому локомотиву и, следовательно, к снижению ударов молота. Многие европейские танковые двигатели имели внутренние цилиндры для уменьшения износа гусениц маневровой станции от частой и интенсивной эксплуатации. Однако внешние цилиндры легче обслуживать, и, очевидно, для многих железных дорог США это считалось более важным, чем другие соображения. Затраты на техническое обслуживание , связанные с подходи-недостижимые внутри цилиндров на Юнион Пасифик «с 4-12-2 локомотивов , возможно, ускорило их выхода на пенсию.
Локомотивы на базе паровых двигателей имеют меньшие по размеру и более многочисленные компоненты возвратно-поступательного движения, для которых требуются гораздо более легкие детали, и их легче сбалансировать. О проблемах, связанных с ударами молота, в этих конструкциях не сообщалось, но они возникли в то время, когда железные дороги двигались в сторону дизелизации .
В паровозах отсутствуют поршни, клапанный механизм и другие компоненты продольного возвратно-поступательного движения, позволяющие сбалансировать колеса и шатуны для исключения удара молотком. Паровая турбина локомотивы были опробованы несколько компаний по всему миру в 1930 - х и 1940 - х годах (например, Pennsylvania Railroad «s S2 6-8-6 и СДО» Turbomotive ). Хотя многие из этих турбинных локомотивов имели проблемы в эксплуатации (обычно чрезмерный расход топлива и / или низкая надежность), они действительно не подвергались ударам молотком и предлагали способ достижения высокой выходной мощности и скорости без повреждения пути.