Кіріспе

жауынгерлік өнер техникасы. Теміржол терминологиясында, балға соққысы немесе динамикалық күшейту – локомотивтің дөңгелектен өтетін салмағын кезекпен арттырып, азайтатын тік күш. Бұл күш көптеген бу локомотивтерінің жетекші дөңгелектері арқылы рельске беріледі. Бұл дөңгелектің тепе-теңдігінен шығу күші (артық тепе-теңдік деп аталады). Локомотивтің дөңгелектерінің тепе-теңдігі бұзылуы, жүруді жақсарту мақсатында, иықшақтар мен поршеньдер сияқты көлденең қозғалатын массаларды өтеу үшін жасалған шараның нәтижесі болып табылады. Егер дөңгелек пен рельс арасындағы күш жеткілікті деңгейде болса, балға соққысы локомотивке және рельске зақым келтіруі мүмкін.

Негізгі қағидалар

Дөңгелектерге қосымша салмақ қосу локомотивтегі тепе-теңсіз инерциялық күштерді азайтады, бірақ оны тік бағытта тепе-теңсіздікке түсіріп, соққы тудырады. Локомотивтер әрбір жеке жағдайы бойынша теңгерілді, әсіресе бірдей конструкциядан бірнеше локомотив жасалған жағдайда (бір топ). Әрбір топқа жататын локомотивтер қалыпты жұмыс жылдамдығына сәйкес теңгерілді. Әр жақтағы инерциялық салмақтың 40-50 пайызы дөңгелектердегі айналмалы салмақтар арқылы теңгерілді.

Себептер

Локомотивтің бүйірлік штангалары (Ұлыбритания: біріктіргіш штангалар) қозғалтқыш дөңгелектердегі салмақтармен толық теңгерілген болуы мүмкін, өйткені олардың қозғалысы толығымен айналмалы, ал поршеньдердің, поршеньдік штангалардың және клапандық механизмдердің өзара қозғалыстарын осылай толық теңгеруге болмайды. Негізгі штангаларды да дөңгелектің қарсы салмағымен толық теңгеру мүмкін емес, өйткені олардың қозғалысы тік бағытқа қарағанда көлденең бағытта үлкен ауытқуға ие. Көптеген екі цилиндрлі локомотивтердің коленкалары "төрттен бөлінген" – 90° бұрышпен орналасқан – сонда қос әрекетті поршеньдердің төрт қуатты соққысы цикл бойына біркелкі таралады және "өлі нүктелер" (екі цилиндрдің бір мезгілде жоғарғы немесе төменгі өлі нүктеде болатын жерлер) болмайды. Төрт цилиндрлі локомотив бойлық және тік осьтерде толығымен теңгерілген болуы мүмкін, бірақ локомотивтің аспасы мен орталықталуымен шешілетін тербеліс моменттері болады; үш цилиндрлі локомотивті де жақсы теңгеруге болады, бірақ екі цилиндрлі локомотив тек айналу үшін теңгерілген болса, алға-артқа қозғалыс жасайды. Бұл құбылысты азайту үшін қосымша теңгерім салмағы – "артық салмақ" – қосуға болады, әдетте қалған күштер мен моменттерді тік және көлденең бағытта теңдестіру арқылы дірілді "орташалауға" жеткілікті. Дегенмен, техникалық тұрғыда "шеке соққысы" деп аталатын, нәтижесінде пайда болатын тік күштер рельс жолына өте зиян келтіруі мүмкін, ал ең нашар жағдайларда қозғалтқыш дөңгелектері рельстен толығымен шығып кетуі мүмкін. Қозғалмалы механизмдер неғұрлым ауыр болса, осы күштер де соғұрлым үлкен болады, және бұл мәселе де соғұрлым күрделенеді. ХХ ғасырдың басында теңгерілген күшті локомотивтер сынақтан өткен қысқа мерзімнен басқа, американдық теміржолдары ішкі цилиндрлі локомотивтерге қызығушылық танытпады, сондықтан дөңгелек жиынтығына цилиндрлерді көбейту арқылы теңгерім мәселесін шешуге болмады. Локомотивтер үлкен және қуатты бола бастаған сайын, олардың қозғалмалы механизмдері күштірек және ауыррақ болуы керек еді, сондықтан тепе-теңдіктің бұзылуы және шеке соққысының тудырған мәселелері одан да ауыр болды. Жоғары жылдамдықтар да теңгерімсіз күштерді арттырады, өйткені олар дөңгелектің айналу жылдамдығының квадратына пропорционалды өседі.

Шешімдер

Бұл мәселенің бір шешімі – қозғалтқыш күшін бірнеше поршеньдерге бөліп, осылайша күшті соққыны азайтатын дуплекс локомотиві болды. Триплекс локомотиві онша сәтті болған жоқ. КСРО өздерінің 2-10-4 (және 2-8-2) локомотивтерімен күшті соққыны азайту үшін басқа тәсіл қолданды. Цилиндрлер ортақ жетекші доңғалақтың үстіне орналастырылды, ең маңыздысы – қарама-қарсы поршеньді конфигурацияда болды (бір цилиндрдің ішінде 180 градусқа бұрылған екі поршень). Осылайша, дерлік барлық бу локомотивтерінен айырмашылығы, поршеньдердің екі басында да доңғалақтарға күш жеткізетін таяқшалар болды. Бұл идея доңғалақтарға түсетін күштерді теңестіріп, доңғалақтардың қарсы салмағын азайтуға және рельстерге түсетін күшті соққыны азайтуға мүмкіндік берді. Ұлыбританиядағы Үкіметтік көпірлердегі жүктеме комитеті теміржол көпірлерінде күшті соққының тудыратын кернеулерді және ішкі және сыртқы цилиндрлердің қозғалысын теңестіру қажеттігін зерттеді. Ішкі цилиндрлерді қолдану (АҚШ-та сирек кездесетін) локомотивті тұрақтандырып, күшті соққыны азайтады. Көптеген еуропалық танк локомотивтерінде ішкі цилиндрлер болды, бұл жиі және ауыр пайдаланудан туындаған маневрлік жолдардың тозуын азайтуға көмектесті. Сыртқы цилиндрлерге күтім жасау оңай, бірақ көптеген АҚШ теміржолдары үшін бұл басқа факторлардан гөрі маңыздырақ деп есептелді. Union Pacific компаниясының 4-12-2 локомотивтеріндегі қол жеткізу қиын ішкі цилиндрлерге техникалық қызмет көрсетудің жоғары құны олардың қызметтен шығуына себеп болуы мүмкін. Бу двигательді локомотивтерде кішкентай және көптеген инерциялық компоненттер бар, оларға жеңілдеу бөліктер қажет, және оларды теңестіру оңай. Бұл конструкцияларда күшті соққыға байланысты проблемалар туралы хабарламалар жоқ, бірақ олар теміржолдар дизельге көшу кезінде пайда болды. Бу турбиналық локомотивтерінде поршеньдер, клапандық механизмдер және басқа да алға-артқы инерциялық компоненттер болмайды, бұл доңғалақтар мен жалғастырғыш таяқшаларды теңестіріп, күшті соққыны жоюға мүмкіндік береді. Бу турбиналық локомотивтерін 1930 және 1940 жылдары әлемнің бірнеше компаниялары сынап көрді (мысалы, Pennsylvania Railroad компаниясының S2 6-8-6 және LMS Turbomotive). Бұл турбиналық локомотивтердің көпшілігі қызмет барысында мәселелерге тап болды (әдетте, отынның артық жұмсалуы және/немесе сенімсіздік), бірақ олар күшті соққыдан азат екенін және рельстерге зиян келтірмей жоғары қуаттылық пен жылдамдыққа қол жеткізудің мүмкіндігін көрсетті.