• Что такое фактурная штукатурка
• Выбираем сухие строительные смеси
• Преимущества напряженного железобетона
• Что влияет на выбор кровельного материала
• В чем преимущество пробковых полов

Товарный П. узкой колеи системы Гаррата типа 1-4-1 + 1-4-1 завода Геншель.

Разрез П. системы Гаррата.

ковой решетки 5,6 м^, поверхности нагрева: испарительная 275 м^, пароперегревателя 95 м^, полная 370 м^; вес П. порожнего ок. 104,5 ш; в рабочем состоянии 120 т; сцепной вес 96,5 ш; длина П. 14,57 м, ширина 3,1 м и высота 3,96 м; сила тяги 24 200 кг.

П. сочлененной конструкции сист. Гаррата впервые предлонсены в 1907 г. австралийцем Гарратом. Первоначально они строились только на англ. з-дах Beyer Peacock Co., а в последнее время на многих герм, з-дах (Геншель, Шварцкопф, Маффей и др.). Идея этой конструкции заключается в том, чтобы создать более свободное положение для паровозного котла, увеличению размера к-рого мешают, с одной стороны, колеса, с другой-условия габарита. Подвплшость рамы П. при прохождении последним по кривым оказалась вместе с тем допо.тнительным конструктивным улучшением. Создавая свой П., Гаррат поместил котел в ра.му, соединяюшую наподобие помоста две отдельные поворотные, снабженные паровыми машинами тележки, которые для ослабления колебательных двилсений нагружают запасами угля и воды. Тележки расположены друг от друга на таком расстоянии, что увеличению размеров котла не мешают пи оси ни сами колеса. П. системы Гаррата Применяются б. ч. на узкоколейных горных железных дорогах и вообше на ж. д. с тяжелым профилем пути. В последнее время П. этой системы находят себе применение и на дорогах нормальной колеи в Англии, Испании, Северной Америке и других странах. П. сист. Гаррата имеют короткий цилиндрический котел довольно большого диаметра и глубокую топку. При нестесненном положении котла зольник вместо обычной сложной формы изготовляется с прямыми стенками и кроме передних и задних воздушньгх клапанов имеет еще и боковые отверстия для более удобной очистки его от золы. При такой форме зольника про-зоры между колосниками не могут забиваться золой, и воздух таким образом получает свободный доступ по всей площади колосниковой решетки. Рама с паровозным котлом концами своими покоится на обеих рамах ведупщх тележек. Точки сопряжения главной рамы (с котлом) сдвинуты по отношению к центрам поворотных тележек значительно назад, и поэтому котел П. при движении по кривым принимает такое же положение, как и телелши системы Бисселя. Вследствие большой длины такого П. и значительного количества осей давление колес на ре.чьсы получается весьма незначительное. Поэтому П. сист. Гаррата являются особенно подходящими для Ль-л. линий с легким верхним строением пути. С другой стороны, болыная длина этих П., достигающая у самых мощных типов (нормальной колеи) 30 jh и больше, препятствует распространению их из-за невозможности ремонтировать их в небольших мастерских, где длина передвижных те.тежек ие превышает 14--15 м. Баки для воды обеих ведущих те.яожек соединены ме-Ллду собою таким образом, что сцепной вес обих единиц распределяется равномерно и остается почти равным независимо оттого, наполнены баки водою или нет.

2000

1в 20 30 40 Скорость км в час

Фиг. 145.

Общий вид товарного П. системы Гаррата типа 1-4-1+1-4-1, построенного германским з-дом Геншель в 1930 г. для сиамских ж. д. колеи 1 ООО мм, изображен на вкл. л., XIII. Эти П. имеют нижеследуюнще главнейшие размеры: количество и диаметр цилрпадров 4x430 мм; ход поршня 550 мм; диаметр ведущих колес 1050 мм и бегунковых 762 мм; лсесткая база 3 600 мм; общая база 19 500 .мм; база те-теяши 8 600 мм; поверхность нагрева: испаряющая 161 м^, пароперегревателя 35 м^; площадь колосниковой решетки 3,78 м^; давление пара в котле 13 atm; сцепной вес 8,7 т; вес паровоза порожнего 87,2 т и в служебном состоянии 117,5 т. Сила тяги 18 900 кг. Запасы воды 18 м^, топлива (дров) 12 м^. Наи-больш. скорость 45 км/ч, наименьший радиус кривых 90 Л1. На фиг. 145 дана диаграмма веса поездов в зависимости от скорости движения и подъемов для П. системы Гаррата такой же конструкции, как и вышеописанный, но типа 1-3-1+1-3-1 со стандартной нагрузкой на сцепную ось 12,5 m при силе тягп 16,3 т, а на фиг. 146 - диаграмма силы тяги на ободе колеса того же паровоза и его мощностей в зависимости от скорости движения.

Следует также указать на шестицилиндровый П. сочлененной конструкции сист. Байер-Гаррат типа 2-3-1 + 1-3-2, построенный в Англии для колеи 1 067 мм и представляющий собою один из наилучших образцов П. этого типа, построенных до настоящего времени. Согласно принятому на заводе способу расчета (при 75% давления

в котле) сила тя-/ffooor-lr !-\-\-I ги F = 23 400 кг,

что дает коэф. сцепления при полной нагрузке П. V> = 1/3,8. Ведущие колеса - небольшого диаметра, а следовательно получаются довольно высокие скорости хода поршня, что однако компенсируют легкостью движущихся частей и применением трех цилиндров на калгдой подви-жпоИ единице, т. е. калсдая группа колес приводится в движение тремя цилиндрами, работающими перегретым паром.

П. сист. Гаррата имеют следующие достоинства: 1) наличие специальной паровозной рамы с покоящимся на ней паровозным котлом, расположенным на поворотных, подвижных тележках, дает возможность свободного вписывания П. в кривые малых радиу-

W 20 40 50

Скорость км в час

Фиг. 146.

Табл. 6.-X а р а R т е р и с т и к и паровозов системы Гаррата.

Местонахождение ж. д.

Тасмания .......

Ю. Африка ......

То ше.........

Виктория.......

Сиерра-Леоне.....

Цейлон ........

Mogyana........

San Paulo (Бразилия)

Burma .........

.........

Assum Bengal.....

Аргентина.......

Cordoba ........

Буэнос-Айрес.....

Зап. Австралия . . . .

Тасмания .......

Ю. Африка......

......

......

......

......

......

......

Родезия ........

........

Бенгуэла .......

Ю. Африка (уг. копи) Новая Зеландия . . .

Экуадор ........

Тасмания .......

Нигерия........

* 36 м дров. *8 Нефть.

сов(й < 50 Jw), а равно и допускает прохождение по ним с больпгими скоростями; 2) большая база П. и свободная подвижность поворотных тележек гарантируют П. системы Гаррата спокойный ход по пути; 3) подвижность ходовых частей благоприятна в отношении уменьшения износа как пути, так и ходовых частей П. (бандажей, движущего механизма и т. п.); 4) хорошее парообразование П., делающее его экономным в расходовании топлива по сравнению с другими П. той же мощности при одинаковом весе поезда; 5) экономия в стоимости содержания и обслуживания П. благодаря наличию больнюго количества автоматич. арматуры и приборов (автоматич. масленки,. песочницы, прибор для продувки жаровых и дымогарных труб, механич. кочегар, электрич. осве1цение и т. п.); 6) удачная конструкция огневой коробки, дающая возможность спокойного горения топлива с равномерным распределением пламени по всей решет1се; 7) малая нагрузка на оси даже для мощных П., допускающая применение легкого верх-пего строения пути и слабых искусственных соорулений; 8) конструктивная возможность снабжения П. паропроизводительным котлом, особенно ценная при низкосортном топливе. Наряду с положительными сторонами П. сист. Tappata имеются также и недостатки конструкции этой системы: 1) сложность конструкции, отралсающаяся как на стоимости постройки, так и иа дальнейщем ремонте П. при эксплоатации их; 2) возможность частого расстройства особо чувствительных мест ,.П. сочлененной конструкции-паропровода и шкворневого соединения рамы с тележками; 3) Значительная против обычных типов длина П. сист. Гаррата, требующая удлинения стойл паровозного депо и поворотных кругов; 4) громоздкость П. и трудность подъемки его в случае схода с рельсов. В таб.т, б приводятся основные данные для различных типов П. системы Гаррата, построенных з-дом Beyer Реасоок Со.

Лит.: Никитин А., Постройка и эксплоатация узкоколейных подъездных железных дорог, П., 1909; Беккер Б., Основные положения проектирования топливных ветвей, М., 1921; Правила производства тяговых расчетов д.11я ж.-д. колеи 750 Приложение к Технич. условиям проектирования и сооружения ж. д. с шириной колеи 750 мм ; Энгельгардт Ю. в.. Железные дороги, т. 3, Узкоколейные дороги, М.-л., 1929; его же, Узкоколейные жел. дороги за гралицей и в СССР, М.-Л., 1927; Трубецкой В. А., Руководство для изучения и обслуживания паровозов узкокол. ж. д., М., 1928; его же, Паровозы узкокол. ж. д. СССР, М., 1929; его же, Стандартизация промышленно-заводских ж. д. узкой колеи и нормали,зация подвижного состава, Железнодорожное дело , М., 1928, i; е г о же. Новейшие достижения узкоколейного паровозостроения в Германии, Война и техника , М., 1928, 5; е г о же, Новый польский узкоколейный танк-паровоз сист. Шварцкопф, там же, М., 1928, S; е г о ж е, Товарные парово-вы латвийских узкоколейных ж. д., там же, М., 1928,

70; е г о же. Паровозы сочлененной конструкции сист. Гаррата, М., 1931; его же, Какие паровозы нужны промышленному транспорту, Промышлен. транспорт , М., 1931, 6; Л и б и н И. К., Научно-исследовательские работы в области стандартизации узкоколейного ж.-д. хозяйства СССР, Труды Комиссии по стандартизации узкоколейных ж. д. СССР , М., 1929, вып. 1; Он ац кий Н. В., Провозоспособность полевых ж. д., Война и техника , М., 1928, 10; И г ель М., Руководство к паровозостроению, пер. с немецкого. Берлин, 1924; В а 1 t z ег F., Ко lonial- U. Kleinbalinen, В. 1-2, В., 1920; Р t acz ow-s к у L., Feldbahnen u. Industriebahnen, Berlin, 1920; H e n s с h e 1 und Sotrn, Des Lokomotiv-Ingenieurs Taschenbuch, Kassel, 1924; Henschel, Sonderka-talog f. Feldbahn- u. Industrie-Lokomotiven, Kassel, 1925; Kroto.scliin A., Taschenbuch f. Feld-bahnbetriebe. В., 1925; Schwartzkopff, Hand-buch f. leichte Lokomotiven, В., 1927; Dietrich E., Oberbau u. Betriebsmittel d. Schmalspurbahnen, В., 1914; Wasseur L., Chemias de fer dinteret local, tramways et services publiques automobiles, Paris, 1926; Wiener L., Les locomotives articulecs, P., 1916. B. Трубецкой.

ПАРОВЫЕ котлы, см. Котлы паровые.

ПАЮВЫЕ МАШИНЫ, П. м. явилась первым тепловым двигателем, получившим практич. значенио. Первые типы П. м. появились в 17 в. (Соломон де-Ко, Маркиз Ворчестер, Папин, Сэвери), но настоящее осуществление П. м. получила в нача.че 18 в. (Нью-комен, 1711 г.). Крупное значение в промышленности она приобрела только после изобретений Уатта в конце 18 в. В течение всего 19 в. П. м. является главным тепловьгм двигателем, в нее вводится целый ряд крупнейших усовершенствований, она находит широчайшее применение в ж.-д. и водном транспорте. В 20 в. П. м. вытесняется из

Фиг. 1.

области крупных установок паровой турбиной, в области же мелких и средних установок с нею успешно конкурируют двигатели внутреннего сгорания (см.), в особенности двигатели Дизеля (см.). Однако она и сейчас имеет еще большое распространение в заводских установках, в ж.-д. транспорте, в виде судовых машин и некоторых специальных типов машин (локомобили, паровые экскаваторы, драги, паровые ж.-д. краны, прокатные машины, рудоподъемные машины и т. п.). Кроме того П. м. представляют иногда преимущество перед паровыми ту р-блнамл при раЗоте с противодав.аенизм или с отбором пара при нзбольших мощностях.

Простейший тип П. м. (одноцилиндровая П. м. с парораспределением с помощью простого золотника) изображен на фиг. 1. Глав-

ные составные части ее следующие: А-цилиндр, В-станина, -поршейь, L-порш-невый щток. С-крейцкопф (ползун), D - шатун, F-кривошип, О-коренной вал, П- маховое колесо, S - паропроводящая труба с паровпускным вентилем, S-паропроводящая труба, Е-золотник, I-золотниковая тяга, М-эксцентриковая тяга, N- эксцентрик, R - регулятор, О-тяга от регулятора к дроссель-клапану (служащему для регулирования с помощью торможения пара). Работа П. м. совершается след. обр.: пар входит через те или иные органы парораспределения в цилиндр машины, где давит на поршень и вызывает его движение. Сила давления пара передается через шток, крейцкопф, шатун и кривошип валу машины, а от вала или непосредственно соединенному с ним электрич. генератору, или посредством ременной или канатной передачи трансмиссионному валу, или непосредственно тем или иным рабочим механизмам. Картина явлений, происходящих в цилиндре паровой машины, получается при помощи индикатора (см.) и имеет название индикаторной диаграммы. Индикаторная диаграмма одноцилиндровой П. м. изображена на фиг. 2. Линия аЬс изображает впуск пара.

Фиг. 2.

причем на части аЬ давление пара почти постоянно по величине и равно давлению перед распределительным органом, а на части be давление быстро понижается и постепенно переходит в давление начала расширения (точка с). Отношение части хода поршня, соответствующей периоду впуска пара (на фиг. 2 длина, соответствующая части аЬо диаграммы), ко всему ходу S назьшается степенью наполнения. От точки с до точки d происходит расширение пара. В точке d-начало выпуска, причем от точки d до точки / (за время пути Sz) происходит т. и. опережение или предварение выпуска (при прямом ходе поршня). От f до д продолжается выпуск при обратном ходе поршня. В точке д выпуск прекращается и начинается сжатие пара. Оно продолжается до точки h (путь (Sg), к-рая находится немного не доходя до крайнего положения поршня. В ней уле начинается впуск свежего пара, причем путь от h до а называется опережением, или предварением впуска (примеры различных неправильностей в виде индикаторных диаграмм-см. Индикатор). Индикаторные диаграммы, снятые с

существующей П. м., необходимы: 1) для составления представления о работе машины и устранения обнаруженных недостатков, 2) для нахождения индикаторной мощности машины. Для последнего площадь, ограниченную внутри индикаторной диаграммы, превращают в равновеликий прямоугольник с тем же основанием jS (фиг. 2) и с высотой hfn. Эта высота, выраженная в масштабе давлений , дает среднее индикаторное давление. Если масштаб давлений (масштаб пружины индикатора или масштаб, принятый при проектировании) есть а мм, соответствующий 1 кг/см, то

р.= кг1см\ (1)

При индицировании машин необходимо снимать диаграммы отдельно с каждой стороны поршня, причем получаются средние индикаторные давления, несколько отличающиеся друг от друга, р{Шр}кг1см. Для равномерности хода желательно возможно малое отличие между pi и р}. Индикаторная мощность Ni машины будет (в IP):

* 60-75 60- 75 С' /

где -полезная площадь поршня в см, равная 2)-диаметр цилиндра в см,

ход поршня в м; п-число об/м-; и с?2-диаметры штока с передней и задней стороны. Полагая

60-75 1 60-75

(Ci и Сг называются постоянными для передней и задней стороны цилиндра), получим:

NiCPin + Cp-n. (3)

Эти ф-лы особенно удобны для обработки опытов с П. м., т. к. постоянные и могут быть заранее вычислены по известным точным размерам машины. Для расчета же проектируемой машины принимают Pi=p i и влияние штока поршня оценивают общим коэф-том а для обеих сторон машины, полагая полезную-площадь поршня F равной:

(а берется равным 0,97-0,98). В таком случае ф-да для мощности будет

срг --2Sn

в эту ф-лу часто нужно бывает вводить среднюю скорость поршня с^:

Тогда

Ni =

TxDi

Для проектируемой машины обыкновенно задается не индикаторная, а эффективная мощность, т. е. мощность, развиваемая на валу машины. Она обозначается Ng-. Связь между Ni и Ng дается ур-ием

NgVmNf, (7)

называется механическим кпд. Величина

его берется в настоящее время для хороших машин равной 0,85-0,9; в исключительных случаях он доходит до 0,95. Основные данные при проектировании-Ng, п, давление впуска Pi и темп-ра пара f, если пар перегретый и давление выпуска pg. По этим данным находят (как будет показано дальше) среднее индикаторное давление pf, затем задаются коэф-тами т] и а ж тогда в ф-ле (6) останутся только 2 неизвестные величины Сда и В. Величина для обыкновенных машин средних размеров выбирается в пределах 2-3 м/ск; для малых машин она лежит обыкновенно в пределах 1-2 м/ск; для прямоточных машин Штумпфа она доходит до 5 м/ск, а в паровозных машинах доходит до 7 м/ск. После выбора е, из ф-лы (5) определяется(S, по ф-ле (6)-величина В.

Затем нужно убедиться, что отношение

не выходит из пределов, удобных в конструктивном отношении. Польгаузен дает

следующие величины этого отношения: = = 1,3-1-1,8 для горизонтальных нормальных заводских машин; -j = 0,9-4-1,3 для вертикальных нормальных заводских и для быстроходных машин (горизонтальных и вертикальных). Если получается неподходящая

величина для j, то приходится выбрать другую величину средней скорости поршня.

Построение индикаторной ди-аграммыдлямашинпростого расширения. Прежде всего выбирается объем Fo вредного пространства; полагают Fo = 7nFS (8)

(F-полезная площадь поршня ьм, S-ход поршня в Л1). Величина т колеблется в широких пределах для разных машин: для машин с золотниковым и с клапанным распределением т=5-:-10% (до 16% при поршневых золотниках); для машин с крановым распределением т=3+6%; для прямоточных машин Штумпфа т= 1,5-1-3,5%. Давление Pi впуска берется для нормальных условий несколько меньше коте.чьного давления: на 0,25-0,5 кг/см при небольшой длине паропровода; при длинных паропроводах потеря эта зависит от длины паропровода и определяется по различным ф-лам (см. Паропровод). Во время впуска пара происходит нек-рое падение давления, зависящее от постепенного уменьшения площади паровпускного канала при его закрывании парораспределительными органами. Это падение давления довольно значительно при золотниковых парораспределениях, особенно в паровозных машинах (где оно усиливается недостаточностью кбличества пара, получаемого в период впуска из котла). Вопрос о падении давления во время впуска подробно был разобран В. И. Гриневецким; для обыкновенных машин это падение оценивают общим поправочным коэф-том (коэф цкент полноты диаграммы). Продолжительность впуска определяется степенью наполнения £, находимой но ур-ию

SeS (9)

Si-длина пути, на к-ром происходит впуск, ;-ход поршня) При проектировании ма-

шины с переменным наполнением (двойные золотники, клапаны, краны) задаются наивыгоднейшей степенью наполнения; при выборе е исходят из соображений о наименьшем расходе пара (требующем малых наполнений) и о достаточно полном использованип объема цилиндра (что достигается при больших наполнениях). Поэтому выбор наивыгоднейшей степени наполнения делается на основании данных опыта согласно табл. 1.

Табл. 1 .-в ели чины экономически наивыгоднейших наполнений е.

Часто исходят при построении индикаторной диаграммы не из степени наполнения, а из давления р^ в конце расширения. Для этого давления даются следующие значения: в машинах с выпуском в атмосферу 1,6- 2atm, в машинах с конденсацией 0,6-l,\atm. В машинах с парораспределением простым золотником степень наполнения е берется больше 0,5. Кривая расширения строится для насыщенного пара,- как равноосная гипербола (см.). Для перегретого пара кривая строится как политропа (см. Двигатели внутреннего сгорания) с показателем п, определяемым согласно табл. 2 в зависимости от начального давления и начальной температуры пара.

Табл. 2.-Величины показателей политропы для перегретого пара.

Предварение выпуска делается тем больше, чем больше число оборотов или скорость поршня машины. Оно составляет для машин с выпуском в атмосферу 8-15% хода S поршня, а для машин с конденсацией- 10-20%. На диаграмме линия предварения выпуска чертится на-глаз. Выпуск происходит в машинах без конденсации при давлении р2=1,1~1-2 aim, в машинах с конденсацией-при давлении р2=0,1-0,2 aim. В машинах с использованием отходящего пара (машины с противодавлением) давление ра вы IV рается в зависимости от способа использования отходящего пара. В прямоточных машинах противодавление берут до 0.05 aim. Кривая сжатия строится для машин, работающих насыщенным паром, как равноосная гипербола; для машин с перегретым паром- как политропа с показателем w=l.l-i-l,3. Конечное давление сжатия Рс берется для машин с конденсацией равным до 1,5-2 aim.

для машин без конденсации оно доходит до /з Pi- Степень сжатия (отношение части пути, на которой происходит сжатие, к ходу поршня S) м. б. взята для машин без конденсации 0,08-0,20, для машин с конденсацией 0,18-0,30. В прямоточных машинах степень сжатия равна 0,88-0,90. Предварение впуска, равное , берется обыкновенно 0,005-0,015. Построение нормальной диа-

вредние чрострпчстбо

мопол

Фиг. 3.

граммы одноцилиндровой машины представлено на фиг. 3. Диаграмма прямоточной машины Штумп-фа изображена иа фиг. 4.

Аналитическое определение среднего индикаторного давления. Это определение сводится к нахождению аналитич. выражения для площади, заключенной внутри индикаторной диаграммы, причем обыкновенно Д.ПЯ этого пользуются упрощенными построениями (строя диаграмму без предварений впуска ивы-пуска и без закруглений). Общий вид выражения для приближенной величи-

Фиг. 4.

НЫ среднего индикаторного давления pi, находимой аналитически, будет:

Pi = /iPi - /2Р2, (10)

где fl и /2 являются функциями величины

вредного пространства w= - (фиг. 2), степени наполнения е и степени сжатия с. В виду упрощений, к-рые вводятся при выводе этой ф-лы, для нахождения истинной величины среднего индикаторного давления пользуются поправочным коэф-том полноты диаграммы /3, полагая

Рг = /5р;-, (И)

Р берется равным 0,96-0,98. Самые упрощенные ф-лы для насыщенного пара будут:

/1 = е + (е -f т) 1п

/2 = 1 - с -f (с -I- т) In

1 + т е+т'

с + т

(12) (13)

Если за кривые расширения и сжатия принимаются политропы с показателями щ и щ, то ф-лы перейдут в следующие:

Для машин с выпуском в атмосферу:

Pi 1,2 +0,25 pim. (16)

Для машин с конденсацией:

р,= 1,2 + 0,2р, (17)

где Ргт-среднее давление впуска.

Машины многократного расширения. В этих машинах пар расширяется

постепенно в нескольких цилиндрах. В настоящее время в стационарных машин9,х редко берется больше 2 цилиндров, в судовых машинах применяют часто машины тройного расширения (иногда и с разде-яением общего объема цилиндра низкого давления на 2 цилиндра, так что общее число цилиндров будет 4). Мелоду соседними цилиндрами

Фиг. 5.

получается промежуточный объем, называемый ресивером. Типы машин двойного расширения-компаунд и тендем. В первых (схема фиг. 5) цилиндры поставлены рядом, у каждого из них имеется своя ша-тунно-кривошипная передача, причем кривошипы поставлены на 90° друг от друга. Во втором типе (фиг. 6) имеется один шатунно-кривошипный механизм и оба поршня действуют на один шток.Машины тройного расширения горизонтальные делают обыкновенно с двумя цилиндрами, расположенными как в тендем-машине, и с третьим цилиндром, имеющим свой поршень и шатунно-криво-шипную передачу (система тендем-компаунд) фиг. 7. Кривошипы обеих систем располагаются под углом 90° друг к другу. Верти-

-+ 1

] с

Фиг. 6.

кальные же машины тройного расширения строят всегда с цилиндрами, расположенными рядом, имеющими каждый свою шатун-но-кривошипную передачу, причем кривошипы эти расположены под углом 120° друг к другу. Этот тип имеет значительное применение в судовых установках. Если пре-

Фиг. 7.

небрегать всеми потерями при переходе из одного цилиндра в другой, считать объем пространства между цилиндрами (ресивера) бесконечно большим, а также пренебречь вредными пространствами во всех цилиндрах, то получается идеальная диаграмма, дающая такую же величину работы пара, как в одноцилиндровой машине, у которой размеры цилиндра равны размерам цилиндра

Фиг. 8.

НИЗКОГО давления многоцилиндровой машины, а количество впущенного пара равно количеству его, вводимому в цилиндр высокого давления (фиг. 8). Принятие во внимание ресиверов и вредных пространств дает различные отступления от этого простого вида диаграммы. Для учета этих отступлений применяются различные методы построения соединенных диаграмм, из к-рых наибольшей известностью пользуется способ Шретера. В этом способе сначала чертят объемные диаграммы для обоих цилиндров, изображающие связь между углами поворота кривошипа и путями поршней, после чего под каледой из таких диаграмм строят индикаторную диаграмму соответственного цилиндра. На фиг. 9 изображена такая соединенная диаграмма для машины компаунд; на фиг. 10-для машины тендем. Аналогично чертят и диаграммы для машин тройного расширения. В соединенных диаграммах масштабы объемов и давлений одинаковы для обоих щшиндров; поэтому эти диаграммы являются ранкинизцрованными (см. Индикатор, индикаторная диаграмма). Если имеются снятые или построенные вышеуказанными способами соединенные диаграммы, то среднее индикаторное давление для всей машины находят, суммируя площади отдельных диаграмм и деля на длину, изображающую объем цилиндра низкого давления. Назвав это среднее индикаторное давление Pi, получим для индикаторной мощности всей машины выражение:

Pi 2Sn = -75- 08)

где -Do-диаметр цилиндранизкого давления в см, S-ход поршня в м, п-число об/м. Для проектирования новой машины двой-

ного расширения задаются следующими величинами: давление впуска и выпуска Pi и Ра atm, эффективная мощность Ng IP, число об/м. п. Для построения индикаторной диаграммы нужно прежде всего выбрать отношение объемов цилиндров и объем ресивера. При выборе отношения объемов цилиндров в машинах двойного расширения руководятся следующими требованиями: 1) равен-

ство мощностей обоих цилиндров, 2) равенство падений t° в обоих цилиндрах, 3) равенство наибольших сил давлений на поршни обоих цилиндров. Для машин компаунд имеет особенное значение требование равенства работ (с соблюдением по возможности и третьего требования), для машин тендем (при насыщенном паре)-требование равенства падений температур. В современных машинах выбирают отношение объема цилиндра и 13кого давлен гя (ц. н. д.) к цилиндру высокого дав.чения (ц. в. д.) в пределах 2,2- 3. Объем ресивера берется лежащим между объемами ц. в. д. и ц. н. д. Механический кпд берется обыкновенно несколько ниже, чем для соответственных одноцилиндровьгх машин. (З-д Гумбольдт дает величины этого коэф-та между 0,86 и 0,89 в зависимости от размеров машин.) Средняя скорость поршня берется равной тем же величинам, что и для одноцилиндровых машин; отношение хода

f-Pecutep-

-Uu/iuifdp н. д.

Фиг. 10.

поршня к диаметру цилиндра ш^зкого давлв-иия выбирается нормально в следующих пределах: г- =0,8-4-1,2 для нормальных горизонтальных заводских машин; = 0,5-

0,9 для нормальных вертикальных заводских машин.

В машинах двойного (и вообще многократного) расширения различают степень наполнения 1 ц. в. д. и степень наполнения ц. н. д. и приведенную степень наполнения £,.. Если назвать объемы ц. в. д. и ц. н. д.-соответственно г? и F, то

г-ч у- (19)

Для нахождения приведенной степени наполнения обыкновенно задаются давлением конца расширения в ц. н. д. (точка ъ на идеа.чь-ной диаграмме фиг. 8) и от нее строят обратным построением общую гиперболу (для насыщенного пара) или политропу (для перегретого) до пересечения с линией давления впуска. Давление в конце расширения в ц. н. д. Ре берется при выпуске в атмосферу 1,2-1,8 atm, при работе с конденсацией 0,5-0,8 atm. Для машин двойного расширения при работе с конденсацией 62 = 0,05-40,06. Для предварительной проектировки величина среднего индикаторного давления Pi м. б. определена по ур-ию:

р,= 1,2-[-0,09 pi, (20)

где Pirn.-среднее давление впуска в ц. в. д.

Фиг. 11.

Стационарных машин тройного расширения в настоящее время почти не строят. Для Pi в машинах тройного расширения Грассман дает следующую ориентировочную формулу:

Pi==l,2 + 0M pi. (21)

Расход пара и исполь.зование тепла в паровых машинах. В основу теоретич. рассмотрения вопроса о происходящем в П. м. преобразовании тепла в механич. энергию кладется рассмотрение и д е-а л ь п о г о кругового процесса (см. Термодинамика). За такой круговой процесс можно принять 1) цикл Карно, 2) цикл Ренкина, 3) цикл Е. Мейера. Цикл Карно является довольно близким к процессу П. м., которая работает насыщенныл! паром, но отличается от процесса этой машины тем, что в последней части смесь пара и воды должна была бы путем адиабатич. сжатия обращаться в воду при давлении, соответствующем температуре испарения, между тем как в П. м. обращение в воду происходит полностью в конденсаторе при постоянном давлении. Поэтому целесообразнее брать за идеальный процесс П.м. цикл Ренкина, изобрал-сен-ный на фиг. И. Этот процесс представляет еще и то удобство, что его можно принять за идеальный также для перегретого пара.

Фиг. 12.

Работа 1 кг пара, совершающего цикл Ренкина, находтггся из выражения:

АТо^г^-ц, (22)

где А означает термич. эквивалент работы (равный 1/427), Работу 1 кг пара в кг.ч,

I ii и ц-теплосодержания пара в начале и конце адиабатического расширения (линия Ьс на фр1г. 11). Эти теплосодержания проще всего находятся по диаграмме Молье (см. Водяной нар). Энтропич. диаграммы никла Ренкина изображены на фиг. 12: DABCD- для насыщенного пара, DSSgCaD-для пара перегретого; нахождение разности представлено на фиг. 13. В диаграмме IS, в которой абсциссы выражают собою значения энтропии, а ор- динаты - теплосодержание пара, тепловое значение ALq работы 1 кг пара в совершенной машине выражено перпендикуляром а^а 2, опущенным из точки % на линии Const до точки пересечения

а^ с линией р2= Const, причем точка а^ для первоначально перегретого пара определяется его темп-рою Т^, а для насыщенного пара-его удельным количеством пара ж. В процессе Е. Мейера (принятом Обществом немецких инженеров) учитывается неполнота расширения пара в П. м. Поэтому цикл этот имеет вид, изображенный на фиг. 14 (диаграмлга в координатах р, v) я фиг. 15 (энтропич. диаграмма). Цикл этот тожевы-зывает нек-рые возражения (Дэрфель,Гейль-ман). Во всяком случае вычисления с ним гораздо менее удобны, чем для цикла Ренкина. Поэтому предпочтительнее принять за идеальный цикл для П. м. цикл Ренкина (что принято также и для паровых турбин). Зная величину ALq, можно найти расход пара do в кг на силочас в идеальной П. м.:

do = fg. (23)

Число 632,3 Cal есть термический эквива-.тент одного силочаса. В реальной машине использование тепла получается меньшее, нежели по циклу Ренкина. Если обозначить использование тепла в Ц1<[-.тхиндре реальной П. м. через ALi, то отношение = = Vgi называется относительным индикаторным или термодинамич. кпд П. м. Знание и^г-дает возможность найти расход пара реальной П.м. Назвав этот расход на индикаторный силочас через di, получаем:

, 632,3 6.32,3 ..ч

=-АьГ(Т7г^- (24)

Коэф-т ?]gi выражает степень приближения реальной машины к идеальному процессу. Для современных П. м. высокого давления tji = 0,8-1-0,85; для хороших обыкновенных П. м. двойного расширения ?г = 0,7--0,8; для одноцилиндровых машин?/г=0,650,75. В исключительных случаях получались и более высокие значения r/i. Самая степень использования теп.та в идеальной П. м. характеризуется индикаторным термическим

Фиг. 15.

кпд идеальной машины. Под ним разумеют отношение количества тепла, преобразованного в работу, к количеству тепла, принесенного с паром в машину. Для цикла Рен-кина этот коэф-т будет:

h-i2

(25)

Ц-теплосодержание воды при давлении рг выпуска. Заметим, что многие авторы отбрасывают величину i2 в знаменателе, так что получается:

(26)

11 - ц

Разница между обоими определениями невелика. Индикаторный термич. кпд реальной машины Щ{ есть отношение колршества тепла, преобразованного в работу в цилиндре П. м., к количеству тепла, принесенного паром в машину:

632,3 .о ч

Из ф-л (25), (26) и (27) получаем также:

Vti = %t Vgi (28)

Коэф. rjfi ксдеблется для П. м. в очень широких пределах: для паровозных и небольших машин, работающих при невысоких давлениях и без конденсации, он достигает величин 0,07-0,09; для хороших одноцилиндровых машин он доходит до 0,12; для прямоточных машин 0,16 - 0,19. В самых лучших стационарных машинах (тройного расширения с перегретым паром, локомобили Вольфа и Ланца с высокоперегретым паром) >;г=0,21+0,23. Для машин самого высокого давления (60 aim) доходит до 0,3. Термич. эффективный коэф. выражает использование тепла на эффективную работу:

Vte = Vtinm> (29)

где г]-механич. кпд. Назвав расход пара в кг на 1 эффект, силочас через dg, получим

Наконец полное использование тепла во всей паровой установке, т. е. полный экономич. кпд /?э,с., получим, введя кпд котельной установки

VsK. = VteK. (31)

Применяя ф-лы (31), (29) и (28), получим такое разложение полного экономич. кпд:

Пэ%. = Пп.%гПд1Пт. (32)

Наибольшее значение гу., полученное из опытов над локомобилем с высокоперегретым паром, следующее: 7 . = 0,777; ? = 0,30; Vgi = , 7 = 0,946; V9K. = 0,777-0,30.0,78-0,946 = 0,173. Обыкновенно же в хороших П. м. Пэк. не превосходит 0,12-0,13. Для паровозных и мальЕх машин низкого давления ??эк понижается до 0,05.

Расход пара в П. м. м. б. точно найден только непосредственно опытом. Но для предварительного расчета важно иметь приблизительное определение этого расхода. Прежде всего по данным, взятым из индикаторной диаграммы, находят необходимый или полезный расход пара di в кг на силочас. Для одноцилиндровой П. м. получим:

1, 27[(в + т)у1 - (с + т)у2] ,

где £ -степень наполнения, с - степень сжатия, ш-величина вредного пространства, р'с-величина среднего индикаторного давления, -удельн. вес пара в момент окончания впуска (кг/м^) и -удельн. вес пара в момент окончания выпуска (кг/м^). Для машин двойного расширения получается аналогичная формула, но в ней надо ввести в скобки величины, относящиеся к цилиндру высокого давления, а перед скобками ввести множитель, равный отношению объемов ц. в. д. и ц. н. д.:

di = I у- [(£i + т^) У1 - (Ci + тМ, (34)

где £i-степень напо.янения ц. в. д., - вредное пространство ц. в. д. и -сжатие в ц. в. д. Полученные ф-лы дают однако расход значительно меньший, чем тот, к-рый пол.учается при непосредственных опытах с П. м. Главной причиной этого дополнительного расхода служат явления обмена тепла между паром и стенками цилиндра. Яв.че-Ш1Я обмена тепла происходят в цилиндре П. м. след. образом: входящий пар в период впуска имеет высокие давление и Г. Он встречает стенки цилиндра охлажденными за период предыдущего расширения и выпуска. Вследствие этого часть входящего пара конденсируется на стенках цилиндра в виде капелек воды: происходит начальная конденсация пара. Т. к. объем конденсированной воды очень мал по сравнению с объемом пара, то взамен ее должно поступить новое количество свежего пара (добавочный расход на начальную конденсацию). Вошедший в цилиндр пар во время расширения понижает свою t°, и она делается ниже, чем t° стенки и осевшей на ней воды, вследствие чего часть воды, имеющейся на стенке, испаряется за счет теплоты стенки. Вода, не успевшая испариться во время расширения, продолжает испаряться во время выпуска, окончательно охлаждая стенку ко времени нового впуска. Это испарение воды ведет к повьппению линии расширения над равноосной гиперболой (для машин, работающих насыщенным паром). Имеется особый прием построения преобразованной линии расширения для суждения об -этом отклонении с целью составить понятие о величине явлений обмена тепла (характеристика Дэрфеля и Лейнвебера). Что касается эмпирич. ф-л для расхода пара на начальную конденсацию, то наибольшим распространением пользуется до сих пор ф-ла Грабака с изменениями, внесенньши Поль-гаузеном. Ф-ла эта имеет вид:

t с? - = а-кг на силочас, (35)

где -средняя скорость поршня. Коэфициенты а и .к имеют следующие значения: 4=6,0+5,0 для машин, работающих насыщенным паром с выпуском в атмосферу; Л = 4,5+4,2 для таких же машин с конденсацией и паровой рубашкой; 4 = 0,1 от при-веденньгх значений для машин, работающих перегретым паром при средней величине перегрева (80-120°); 4=0,05 от тех же значений при сильном перегреве (120 - 160°).

отношения :

Коэфициент а зависит от