Сопряженный клапанный механизм Gresley

представляет Сопряженный клапанный механизм Гресли собой клапанный механизм для паровозов, разработанный сэром Найджелом Гресли , главным инженером-механиком LNER , при содействии Гарольда Холкрофта . Он позволяет трехцилиндровому локомотиву работать только с двумя комплектами клапанного механизма для внешних цилиндров и получать от них движение клапана для внутреннего цилиндра с помощью рычагов («рычаг 2 к 1» и «равный рычаг»). ). ^[1] Механизм иногда называют механизмом Гресли-Холкрофта , что является признанием большого вклада Холкрофта в его развитие.

Операция

Сопряженная шестерня Гресли по сути представляет собой счетную машину, в которой положение клапана внутреннего цилиндра представляет собой сумму положений двух внешних цилиндров, но в обратном направлении. Его также можно рассматривать как рычаг-качалку между одним внешним цилиндром и внутренним цилиндром, как это часто бывает на 4-цилиндровых паровозах, но при этом точка поворота перемещается вперед и назад с помощью рычага от другого внешнего цилиндра.

Если мы аппроксимируем движение каждого клапана синусоидальной волной — если мы скажем, что положение клапана при его возвратно-поступательном движении точно пропорционально синусу «угла привода», как только мы установили нулевую точку Угол привода соответствует тому положению, которое должно быть для этого клапана — тогда математика проста. Положение клапана, прикрепленного к длинному концу рычага 2-в-1, $\scriptstyle \sin \;\theta$ , а положения двух других клапанов должны быть $\scriptstyle \sin(\theta +120^{\circ })$ и $\scriptstyle \sin(\theta -120^{\circ })$ . Положение короткого конца рычага 2-в-1 $\scriptstyle -{\tfrac {1}{2}}\sin \theta$ — что, оказывается, находится на полпути между $\scriptstyle \sin(\theta +120^{\circ })$ и $\scriptstyle \sin(\theta -120^{\circ })$ за любую стоимость $\scriptstyle \;\!\theta$ . Таким образом, рычаг 1 к 1, повернутый на коротком плече рычага 2 к 1, сделает свое дело. ^{[ нужна ссылка ]}

Углы кривошипа

Локомотивы с клапанным механизмом Гресли должны иметь три поршня, работающие с интервалом точно 120 градусов. (Различные расстояния можно было бы обеспечить за счет разных пропорций рычагов, если бы было какое-либо преимущество в расстоянии, отличном от 120-120-120.) Чтобы внутренний шатун не отрывался от ведущей соединенной оси, внутренний цилиндр локомотива с Гресли Клапанный механизм обычно расположен выше внешних цилиндров и наклонен вниз. ^[2] Чтобы поддерживать плавную передачу крутящего момента, углы коленчатого вала смещены на равные 120 градусов, чтобы компенсировать угол внутреннего цилиндра (например, 120/113/127 градусов). Результирующий момент выхлопа пара, выходящего из цилиндров, придает этим трехцилиндровым локомотивам регулярный звук выхлопа.

Проблемы

С оборудованием Гресли был ряд проблем. Поскольку устройство сопряжения было установлено на противоположном конце шпинделей клапанов от клапанного механизма, поскольку шпиндели клапанов удлинялись под действием тепла пара в цилиндрах, это повлияет на фазы газораспределения, и перед тем как установить шестерню, необходимо было ее снять. возможность снятия клапанов для обслуживания. ^[3] Однако модели B17 класса «Футболист»/«Сандрингем» 4-6-0 избежали этой конкретной проблемы, поскольку в их конструкции сопряженная шестерня находилась позади, а не перед цилиндрами. ^[4]Основная трудность этого клапанного механизма заключалась в том, что на высоких скоростях инерционные силы заставляли длинный сопряженный рычаг изгибаться или «хлестать». ^[5] Это привело к тому, что средний цилиндр работал с более длительным отключением, чем внешние цилиндры, тем самым производя непропорциональную долю общей выходной мощности, что приводило к повышенному износу среднего большого конца. Длительная работа на высоких скоростях иногда могла привести к настолько быстрому износу большого конца, что увеличенный ход среднего поршня за счет увеличенного люфта в подшипнике был достаточным, чтобы выбить концы среднего цилиндра. Это произошло во время пробега «Серебряной лисицы» на скорости 113 миль в час (200 км/ч). ^[6] Хотя проблему можно было решить в условиях мирного времени с помощью регулярного технического обслуживания и проверок, она оказалась плохо приспособленной к суровым условиям эксплуатации и низким уровням обслуживания во время Второй мировой войны . Это привело к проблемам с шатуном центрального цилиндра на знаменитых обтекаемых Тихоокеанских двигателях класса А4, и многие из этих локомотивов были оснащены поршнем уменьшенного диаметра, а внутренний цилиндр был закрыт в качестве временной меры. LNER Class A4 4468 Mallard получил повреждение большой головки центрального цилиндра (о чем водитель узнал из-за разрушения «вонючей бомбы», прикрепленной к подшипнику, который ломается при перегреве белого металла) во время своего мирового рекордного пробега и был вынужден хромать. после этого вернуться в свое депо для ремонта. Преемник Гресли в LNER Эдвард Томпсон критически относился к этому конкретному клапанному механизму . ^[7] Помимо внедрения новых двухцилиндровых конструкций, он приступил к перестройке локомотивов Gresley с использованием отдельных комплектов клапанного механизма Walscharts для каждого цилиндра. ^[8]При более позднем владении British Railways применение методов бывшей мастерской Great Western Railway для точного выравнивания клапанного механизма, а также при изготовлении и смазке внутреннего подшипника большой головки эффективно решило проблемы.

Северная Америка, Австралия и Новая Зеландия

Сопряженный клапанный механизм Гресли использовался American Locomotive Company по лицензии для локомотивов 4-12-2 класса Union Pacific 9000 , построенных для Union Pacific Railroad в период с 1926 по 1930 год. Это были самые большие локомотивы, в которых использовался этот клапанный механизм. Он также использовался в Австралии для класса S 4-6-2 Викторианских железных дорог 1928 года. ^[9] и государственные железные дороги Нового Южного Уэльса D57 класса 4-8-2 1929 года. ^[10]

Как и в Великобритании, этот механизм не был лишен проблем. Некоторые из локомотивов класса Union Pacific 9000 были переоборудованы в «двойной клапанный механизм Walscharts», а более поздние образцы были построены с роликовыми подшипниками для движущихся частей механизма Гресли. В Австралии модели Pacific VR S класса избежали многих проблем со средним цилиндром, которые преследовали Гресли, путем размещения «комплекта» на оси ведущих ведущих колес, что позволило всем трем цилиндрам находиться в одной горизонтальной плоскости. Позже в конструкциях трехцилиндровых локомотивов VR и NSWGR использовались механизмы, альтернативные системе Гресли, чтобы преодолеть высокие затраты на техническое обслуживание. ^[11]^[12] Викторианские железные дороги класса H 1941 года были оснащены немецким механизмом с сопряженной клапанной передачей Henschel und Sohn , который был признан превосходящим систему Gresley. ^[13] в то время как в Новом Южном Уэльсе в классе D58 1950 года использовалась реечная система, которая теоретически была усовершенствованием по сравнению с системой Гресли, но на практике оказалась еще более проблематичной. ^[11]

Клапанный механизм Gresley использовался на шестицилиндровых локомотивах Beyer-Garrett класса NZR G, поставленных Новозеландским железным дорогам в 1928 году. Производитель Beyer Peacock рекомендовал не использовать трех-/шестицилиндровый вариант с редуктором Gresley, но он был необходим GS Lynde НЗР CME. Эти три сочлененных локомотива не имели успеха, и их переоборудовали в шесть локомотивов «Тихоокеанский регион».

См. также

Ссылки

^ Реставрация Gresley A4 # 60019 Bitter. Архивировано 12 марта 2007 г. в Wayback Machine. Схема клапанного механизма Гресли и Walscharts на локомотиве LNER A4 - получено 4 октября 2006 г. ^{[ мертвая ссылка ]}
↑ Государственный архив Виктории Фотография отливок цилиндров для класса VR S. Архивировано 10 марта 2007 г. в Wayback Machine - получено 4 октября 2006 г. Обратите внимание на наклон центрального цилиндра.
^ «Локомотивное приключение» Гарольд Холкрофт, Ян Аллан. Лондон
^ «Последние паровозы Британских железных дорог», Рэнсом-Уоллис, П., Ян Аллан, Шеппертон, 1966 г.
^ 60 лет Билла Харви в Steam, Харви, Д.В. Дэвид и Чарльз. Ньютон Эббот, 1986 год.
^ Аллен, CJ, «Два миллиона миль путешествия на поезде», ISBN 0-7110-0298-3
^ (LNER) Страница Энциклопедии Эдварда Томпсона получена 1 октября 2006 г.
^ (LNER) Страница энциклопедии A1/1 получена 1 октября 2006 г.
↑ История железнодорожного музея AHRS: 1900–1950. Архивировано 27 сентября 2007 года в Wayback Machine, получено 1 октября 2006 года.
^ Страница australiansteam.com Новый Южный Уэльс получена 1 октября 2006 г.
^ Перейти обратно: ^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.
^ Оберг, Леон (2007). Локомотивы Австралии 1854-2007 гг . Издательство Розенберг. п. 201. ИСБН 978-1-877058-54-7 .
^ Ли, Роберт (2007). Железные дороги Виктории 1854-2004 гг . Издательство Мельбурнского университета, ООО с. 165. ИСБН 978-0-522-85134-2 .

Внешние ссылки

Южно-калифорнийское отделение Исторического общества железных дорог и локомотивов. Информация о трехцилиндровом двигателе 4-12-2 UP9000, построенном компанией Union Pacific ALCO, включая звукозаписи и фотографии.

[1] Реставрация Gresley A4 # 60019 Bitter. Архивировано 12 марта 2007 г. в Wayback Machine. Схема клапанного механизма Гресли и Walscharts на локомотиве LNER A4 - получено 4 октября 2006 г. ^{[ мертвая ссылка ]}

[2] Государственный архив Виктории Фотография отливок цилиндров для класса VR S. Архивировано 10 марта 2007 г. в Wayback Machine - получено 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] 60 лет Билла Харви в Steam, Харви, Д.В. Дэвид и Чарльз. Ньютон Эббот, 1986 год.

[cjallen-6] Аллен, CJ, «Два миллиона миль путешествия на поезде», ISBN 0-7110-0298-3

[7] (LNER) Страница Энциклопедии Эдварда Томпсона получена 1 октября 2006 г.

[8] (LNER) Страница энциклопедии A1/1 получена 1 октября 2006 г.

[9] История железнодорожного музея AHRS: 1900–1950. Архивировано 27 сентября 2007 года в Wayback Machine, получено 1 октября 2006 года.

[10] Страница australiansteam.com Новый Южный Уэльс получена 1 октября 2006 г.

[d5758-11] Перейти обратно: ^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.

[oberg-12] Оберг, Леон (2007). Локомотивы Австралии 1854-2007 гг . Издательство Розенберг. п. 201. ИСБН 978-1-877058-54-7 .

[lee165-13] Ли, Роберт (2007). Железные дороги Виктории 1854-2004 гг . Издательство Мельбурнского университета, ООО с. 165. ИСБН 978-0-522-85134-2 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

v т и локомотива Конструкция
Cab positioning Short hood / Long hood	Cab forward Sharknose Steeplecab Cab unit Hood unit Cowl unit Boxcab Dual Control Stand
Wheel arrangement	AAR wheel arrangement UIC classification Swiss classification Whyte notation
Valve gear types	Allan Baker Bagnall–Price Baguley Bulleid Caprotti Gab Gooch Gresley Hackworth Joy Kuhn slide Lentz Southern Stephenson Walschaerts
Bogie types	AAR type A switcher truck Arnoux system Articulated bogie Bissel truck Blomberg B Cleminson system Grovers bogie Jacobs bogie Krauss-Helmholtz bogie Mason Bogie Pony truck Radial steering truck Scheffel bogie Schwartzkopff-Eckhardt II bogie
Other running gear elements	Adams axle Axlebox Beugniot lever Carrying wheel Coupled wheel Driving wheel Equalising beam Gölsdorf axle Journal box Klien-Lindner axle Leading wheel Luttermöller axle Radial axle Railway tire Road–rail vehicle Trailing wheel Train wheel Wheelset
Exhaust system types	Giesl Kylchap Kylpor Lemaître Lempor Lemprex
Common exhaust system elements	Blastpipe Smokebox Chimney