Войти
В терминологии рельсов удар молотком представляет собой вертикальную силу, который попеременно добавляет и вычитает вес локомотива на колесе. Он переносится на гусеницу 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 увеличение» - это термин в США для обозначения той же силы.
Добавление дополнительных грузов на колеса снижает неуравновешенные возвратно-поступательные силы на локомотиве, но приводит к его дисбалансу по вертикали, создавая удар молотком.
Локомотивы были сбалансированы для каждого конкретного случая, особенно если несколько из них такая же конструкция была построена (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.
В то время как соединительные тяги на локомотив может быть полностью уравновешен грузами на ведущих колесах, поскольку их движение полностью вращательное, возвратно-поступательные движения поршней, поршневых штоков, главных штоков и клапанного механизма не могут быть сбалансированы таким образом. У двухцилиндрового локомотива два кривошипа «четвертованы» - установлены под углом 90 ° друг к другу, так что четыре рабочих хода поршней двустороннего действия равномерно распределяются по циклу и отсутствуют точки, в которых оба поршня одновременно находятся в верхней или нижней мертвой точке.
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 балансировочный груз - «перевес», но за счет добавления вертикальных сил, удара молота. Это может серьезно повредить гусеницу, а в крайних случаях может привести к тому, что ведущие колеса полностью покинут гусеницу.
Чем тяжелее возвратно-поступательный механизм, тем больше эти силы и тем серьезнее становится проблема. За исключением короткого периода в начале двадцатого века, когда были опробованы локомотивы, американские железные дороги не интересовались локомотивами с внутренними цилиндрами, поэтому проблема баланса не могла быть решена путем добавления большего количества цилиндров на пару сцепленных колес. 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.
Одним из решений этой проблемы был дуплексный локомотив, который распределял движущую силу между несколькими наборами поршней, тем самым значительно снижая удар молотка. Менее успешным оказался локомотив-триплекс.
. Советский Союз применил другое решение для нанесения ударов молотком с локомотивом 2-10-4 (и 2-8-2) конструкции. 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 правительственный комитет по напряжению моста 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 маневровых дворов при 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 почти недоступными внутренними цилиндрами на локомотивах Union Pacific 4-12-2, могли ускорить их вывод из эксплуатации.
Локомотивы на основе паровых двигателей имеют меньшие по размеру и более многочисленные компоненты, совершающие возвратно-поступательное движение, для которых требуются гораздо более легкие детали, и их легче сбалансировать. В этих конструкциях не сообщалось о проблемах, связанных с ударом молота, но они возникли в то время, когда железные дороги двигались в сторону дизелизации.
паровых турбинных локомотивов не хватало поршней, клапанного механизма и других компонентов продольного возвратно-поступательного движения. позволяющая сбалансировать колеса и шатуны для исключения удара молотком. Паровозы с турбинным двигателем были испытаны несколькими компаниями по всему миру в 1930-х и 1940-х годах (например, Пенсильванской железной дороги S2 6-8-6 и LMS Турбомотив ). 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.
