Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
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.
the martial art technique
In rail terminology, hammer blow or dynamic augment is a vertical force which alternately adds to and subtracts from the locomotive's weight on a wheel. It is transferred to the track by the driving wheels of many steam locomotives. It is an out of balance force on the wheel (known as overbalance). It is the result of a compromise when a locomotive's wheels are unbalanced to off set horizontal reciprocating masses, such as connecting rods and pistons, to improve the ride. The hammer blow may cause damage to the locomotive and track if the wheel/rail force is high enough.
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.
The addition of extra weights on the wheels reduces the unbalanced reciprocating forces on the locomotive but causes it to be out of balance vertically creating hammer blow. Locomotives were balanced to their individual cases, especially if several of the same design were constructed (a class). Each class member was balanced for its normal operating speed. Between 40% and 50% of the reciprocating weights on each side were balanced by rotating weights in the wheels.
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.
While the side rods (UK: coupling rods) of a locomotive can be completely balanced by weights on the driving wheels since their motion is completely rotational, the reciprocating motions of the pistons, piston rods, and valve gear cannot be completely balanced in this way. The main rods also cannot be completely balanced by wheel counterweights, since their motions have a greater displacement in the horizontal direction than in the vertical direction. Almost all two cylinder locomotives have their cranks "quartered" — set at 90° apart — so that the double acting pistons' four power strokes are evenly distributed around the cycle and there are no "dead spots" (points at which both cylinders are at top or bottom dead center simultaneously). A four cylinder locomotive can be completely balanced in the longitudinal and vertical axes, although there are some rocking moments which can be dealt with in the locomotive's suspension and centering; a three cylinder locomotive can also be better balanced, but a two cylinder locomotive will surge fore and aft if it is balanced only for rotation. Additional balance weight — "overbalance" — can be added to reduce this, typically enough to "average out" the vibrations by make the remaining forces and moments equal in the vertical and horizontal directions. However, the vertical forces which are added as a result, known technically as hammer blow, can be extremely damaging to the track, and in extreme cases can actually cause the driving wheels to leave the track entirely. The heavier the reciprocating machinery, the greater these forces are, and the greater a problem this becomes. Except for a short period early in the twentieth century when balanced compound locomotives were tried, American railroads were not interested in locomotives with inside cylinders, so the problem of balance could not be solved by adding more cylinders per coupled wheel set. As locomotives got larger and more powerful, their reciprocating machinery had to get stronger and thus heavier, and thus the problems posed by imbalance and hammer blow became more severe. Higher speeds also increase unbalanced forces, as they rise with the square of the wheel rotational speed.
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.
One solution to this was the duplex locomotive, which spread the driving power over multiple sets of pistons, thus greatly reducing hammer blow. Less successful was the triplex locomotive. The Soviet Union used a different solution to hammer blow with their 2 10 4 (and 2 8 2) locomotive design. The cylinders were placed above the centre driving axle, and most significantly, were of the opposed piston configuration (two pistons 180 degrees phased within the one cylinder). Thus, unlike nearly all steam locomotives, the pistons had rods on both ends which transferred power to the wheels. The idea was to balance the driving forces on the wheels, allowing the counterweights on the wheels to be smaller and reducing hammer blow on the track. In the United Kingdom, the Government Bridge Stress Committee investigated the impact of hammer blow in the creation of stresses in railway bridges and of the need to balance the motions of inside and outside cylinders. The usage of inside cylinders (which was rare in the USA) results in a more stable locomotive and thus reduced hammer blow. Many European tank engines had inside cylinders to reduce the wear and tear on shunting yard tracks from frequent and heavy use. Outside cylinders are easier to maintain, however, and apparently for many US railroads this was considered more important than other considerations. The maintenance costs associated with the nigh inaccessible inside cylinders on Union Pacific's 4 12 2 locomotives may have hastened their retirement. Steam motor based locomotives have smaller and more numerous reciprocating components that require much lighter parts, and are easier to balance well. There are no hammer blow related problems reported from these designs, but they came about towards a time when railways were moving towards dieselisation. Steam turbine locomotives lack pistons, valve gear and other fore aft reciprocating components making it possible to balance the wheels and connecting rods to eliminate hammer blow. Steam turbine locomotives were tried by several companies around the world in the 1930s and 1940s (such as the Pennsylvania Railroad's S2 6 8 6 and the LMS' Turbomotive). Whilst many of these turbine locos suffered problems in service (usually excessive fuel consumption and/or poor reliability) they did prove to be free from hammer blow and offered a way of achieving high power outputs and speeds without causing track damage.