«Справочник по железнодорожному строительству для американских инженеров»

Кулиса приводится в движение рычагами n n' n", оканчивающимися стержнем O, расположенным на площадке машиниста в пределах его досягаемости. К нему прикреплен железный сектор h h' h", закрепленный на раме паровоза. Теперь, когда точка L находится в такой части кулисы, которая устанавливает золотник в положение впуска пара для какой-то части хода, пусть точка, в которой стержень O располагается на секторе, будет отмечена для этого впуска; то же самое проделывается и для любого количества различных степеней расширения. Понятно, что машинист может таким образом, фиксируя рычаг O, использовать любой требуемый процент впуска и всегда точно знать, какую работу выполняет паровоз. Пятиминутный осмотр реверсивного механизма паровоза сделает эту работу понятной.

330. Если мы перекроем пар на половине хода, а затем позволим ему расширяться, то среднее давление за весь ход, конечно, окажется меньше давления при впуске. Эффективное среднее давление, получаемое при любой степени расширения, показывается следующей формулой, выведенной на основе среднего значения сорока девяти экспериментов с паровозом «Great Britain» («Великая Британия», Великая западная железная дорога, Англия), имеющим цилиндры 18 × 24.

13.5(√a – 28) = mean pressure

где a — процент впуска.

На основе этой формулы составлена таблица 11.

331. Мистер Кларк выводит в качестве общих результатов из очень обширной и тщательно проведенной системы экспериментов следующее.

Максимальный полезный впуск составляет семьдесят пять процентов.

Минимальный полезный впуск составляет десять процентов.

Наибольший возможный выигрыш от работы с расширением составляет сто процентов, что достигается при впуске в десять процентов.

Наилучший впуск для паровозов с окнами площадью 1/14 площади поршня и площадью конуса (вытяжного отверстия) от 1/13 до 1/16 площади поршня при высоких скоростях (от тридцати до шестидесяти миль в час) и со значительными нагрузками составляет от шестидесяти до шестидесяти шести процентов. При более широком окне и площади конуса наилучший впуск составляет семьдесят пять процентов.

Сопротивление, обусловленное противодавлением тяги, изменяется пропорционально квадрату скорости и обратно пропорционально квадрату площади вытяжного отверстия.

332. Из экспериментов, проведенных Дэниелом Гучем с паровозом «Great Britain», вытекают следующие результаты.

Потеря топлива при семидесяти пяти процентах впуска, когда площадь вытяжного отверстия составляет от 1/10 до 1/11 площади поршня при скорости шестьдесят миль в час, составляет от 1/3 до 1/10; при тридцати или сорока процентах впуска потеря составляет от 1/8 до 1/50; а при скорости тридцать миль в час (семьдесят пять процентов впуска) — от 1/11 до 1/40.

Сопротивление от сжатого в цилиндре пара возрастает со скоростью, а также со степенью расширения; оно варьируется от восьми процентов при полном ходу (семьдесят пять процентов) до двадцати восьми процентов при впуске сорок процентов.

При самых высоких скоростях общее сопротивление от противодавления почти одинаково для всех расширений, так как сжатие увеличивается по мере уменьшения давления тяги.

Приведенные выше выводы справедливы для скоростей менее сорок миль в час при паровых окнах размером не менее 1/14 и площади вытяжного отверстия от 1/12 до 1/15 площади поршня.

ПРОПОРЦИИ КОТЛА.

333. Размеры американских паровозов, по-видимому, зависят больше от того завода, откуда они выходят, чем от какой-то конкретной работы, требуемой от них. Не удивительно, что предельная экономичность достигается редко, когда президент железной дороги заказывает партию паровозов у самого дешевого производителя в соответствии со своими собственными представлениями о паровозе; или когда паровозы заказываются начальником тяги, который не знает разницы между уклоном в шестьдесят футов и горизонтальным участком. Дело агента компании, а не механика — точно знать, в чем нуждается железная дорога. Обычной и крайне нелепой практикой является то, что человек, совершенно не разбирающийся в механизмах, заказывает пять или десять паровозов без малейшего учета характера дороги или движения.

334. Конкретные характеристики каждого класса паровозов — это целиком вопрос цифр. Нет никаких причин, почему бы не составить общую таблицу, охватывающую все дивизионы, заказы и классы паровозов, в которой для справок в механическом цехе были бы прописаны требования и соответствующие им общие размеры. Такая таблица сразу установила бы взаимопонимание между железнодорожными компаниями и строителями. Такая общая классификация приведена ниже. Размеры паровозов не приводятся, так как было сочтено лучшим позволить каждому заполнить их в соответствии со своими собственными соображениями. Поступая таким образом, можно прийти к некоторым ценным общим пропорциям.

335. До сих пор опыт был единственным ориентиром в определении пропорций (по крайней мере, в Америке). Практика во многих вещах является единственным правильным путем к правильным результатам, но паровозы слишком дороги для того, чтобы служить философскими приборами; правильные эксперименты над несовершенными машинами приведут к средствам избежания ошибок. Ниже приводится modus operandi (метод работы) Д. К. Кларка в его «Railway Machinery» («Железнодорожное машиностроение»).

Выбирается ряд паровозов с различными пропорциями и ведутся наблюдения за количествами потребленного топлива и воды при выполненной работе и при каких условиях. Эти результаты сводятся в таблицы таким образом, чтобы показать влияние разницы в конструкции на работу паровоза, после чего определение пропорций частей становится простейшей арифметической операцией. Сведение экспериментов в таблицы и выведение формул из таблиц — простая операция по сравнению с мастерством и тщательностью, требуемыми при наблюдении за работой машины, подверженной стольким возмущениям, как паровоз в быстром движении. Ни у кого не было лучшей возможности для наблюдения, никто не проводил эксперименты с большей тщательностью и не получал результатов, демонстрирующих меньшие расхождения, чем английские инженеры Кларк и Гуч, а также французские и немецкие наблюдатели Ле Шателье и Ноллау.

336. Тремя важнейшими частями паровоза являются площадь колосниковой решетки, поверхность нагрева и цилиндры. Ни два автора по этому вопросу не приходят к одинаковым размерам для выполнения одной и той же работы. Они не просто расходятся во мнениях, а расходятся сильно. Они не могут быть все правы; все, кроме одного, или все должны быть неправы. Американские производители устанавливали размеры своих паровозов, наблюдая за работой построенных машин, не по правилам, выведенным из каких-либо систематических экспериментов, а на основе системы исправления видимых ошибок. Если диаметр дымовой трубы в десять дюймов оказывается слишком мал, а в двадцать — слишком велик, то за правильный принимается пятнадцать.

337. В качестве примера разницы в результатах, получаемых разными авторами, возьмем следующее:

Паровоз для выполнения той же работы должен иметь, согласно:

Zerah Colburn.[6] Norris.[7] D. K. Clark.[8] D. K. Clark.[9]

18 × 22 18 × 22 18 × 22 18 × 22 Cylinders.

5 5 5 5 Wheels.

13.00 13.86 14.00 19.60 Grate area.

1114 812 1327 1327 Heating surface.

250 324 134 134 Area of chimney.

4 23 28 28 Area of blast.

59 73

Steam room.

100 73

Water room.

6. Колберн (Colburn), «О паровозе».

7. Норрис (Norris), «Справочник для инженеров-механиков и машинистов паровозов».

8. Д. К. Кларк, «Railway Machinery», расчет для кокса.

9. Д. К. Кларк, «Railway Machinery», расчет для дров.

Исходя из этих цифр, при одинаковой выполняемой работе мистер Кларк дает на сорок процентов большую площадь колосниковой решетки, чем Колберн или Норрис, более слабую тягу и бо́льшую поверхность нагрева. Норрис делает пространство для пара и воды равным, в то время как Колберн делает последнее почти вдвое больше первого. Следует отметить, что Колберн приводит лишь правила, принятые различными строителями, не ручаясь за их правильность, в то время как Норрис излагает свои правила как фиксированные и правильные. Паровозы, использовавшиеся английскими экспериментаторами в своих наблюдениях, варьируются по размерам в следующих широких пределах, откуда проистекает универсальное применение их результатов.

Grate area 9 to 24 square feet.

Fire surface 50 to 100 square feet.

Tube surface 400 to 1,000 square feet.

Whole surface 450 to 1,100 square feet.

Blast orifice 10 to 20 sq. inches, area.

Speed of engine 12 to 20 miles per hour.

338. Результат около шестидесяти экспериментов над сорока пятью различными паровозами (подробно описанный в книге Кларка «Railway Machinery», стр. 156) дает следующую формулу, выражающую соотношения, которые должны существовать между площадью колосниковой решетки, поверхностью нагрева и расходом воды, чтобы испарение осуществлялось наиболее экономичным образом.

S = √ac × 21.2 = surface.

Where S is the heating surface in square feet.

a is the grate area in square feet.

c is the hourly consumption of water in cubic feet.

Отсюда мы выводим значение a или c следующим образом:

a = (S/21.2)2

c = grate area;

and c = (S/21.2)2

a = hourly water consumption.

Максимальное испарение, которое должно осуществляться на квадратный фут колосниковой решетки, найдено мистером Кларком и составляет шестнадцать кубических футов в час. Таким образом, если мы хотим выпаривать 160 кубических футов воды в час, мы должны иметь площадь колосниковой решетки по меньшей мере 160 / 16, или десять квадратных футов.

339. Приведенная выше формула для площади колосниковой решетки дает размеры для топки, сжигающей кокс. Паровозы, сжигающие дрова или уголь, требуют следующей модификации вышесказанного:

Для производства определенного количества тепла необходимо сжечь определенное количество углерода. Поскольку древесина содержит гораздо меньше углерода, чем кокс, необходимо сжигать соответственно больший объем и требуется бо́льшая колосниковая решетка; однако не бо́льшая пропорционально бо́льшему объему топлива, так как мы можем иметь топку для дров глубже, чем для кокса. Относительная глубина горения пропорциональна удельному объему складирования, и если фактическая глубина горения кокса составляет 1,9 фута, то для дров она составит 2,5 фута.

Теперь пусть A — количество фунтов кокса на фут выпаренной воды.

B — количество фунтов угля на фут выпаренной воды.

C — количество фунтов дров на фут выпаренной воды.

Обозначим через d глубину, при которой сжигание кокса наиболее экономично; d' — ту же глубину для угля, а глубину для дров — d". Тогда площадь котельной решетки составит

A

d;

Угольной решетки

B

d′;

И дровяной решетки

C

d″.

Чтобы иметь возможность установить правильную площадь колосниковой решетки для любого топлива, мы должны знать его испарительную способность и глубину слоя в топке. Зная абсолютное значение для кокса, остается лишь получить относительное значение для любого другого топлива. До сих пор мы не принимали во внимание разницу во времени горения дров и кокса. Для производства определенного количества тепла мы сжигаем топливо с определенным химическим эквивалентом; требуется гораздо больший объем дров, чем кокса. Если бы мы сжигали дрова и кокс на одинаковой глубине и за одинаковое время, площади колосниковых решеток были бы пропорциональны объемам топлива для производства одинакового тепла; но, во-первых, мы сжигаем топливо на глубине, пропорциональной экономичному объему складирования, то есть как 2,5 к 1,9, что уменьшает площадь для дров; и, во-вторых, слой кокса глубиной 1,9 фута сгорает за один час, в то время как слой дров глубиной 2,5 фута сгорает за пятнадцать минут; откуда 60 мин., деленные на 15 мин., равны 4 слоям глубиной по 2½ фута каждый, или всего десять футов, что по отношению к объему (равному массе кокса 1 фут в квадрате × 1,9 в высоту), или 1 фут в квадрате на 14 в высоту, дает 14 ÷ 10 = 1,4; или, в конечном итоге, площадь дровяной решетки должна в 1,4 раза превышать площадь решетки для сжигания кокса.

О РАЗМЕРЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИИ ДЫМОВОЙ КОРОБКИ. 340. Дымовая коробка представляет собой общее окончание дымогарных труб и место, где создается вакуум, вызывающий тягу. При одинаковом размере котла вакуум прямо пропорционален давлению тяги. Мощность тяги, конечно, зависит от вместимости дымовой коробки. Мистер Кларк устанавливает вместимость выхлопной камеры равной трем кубическим футам на квадратный фут колосниковой решетки. Вакуум в топке колеблется от одной трети до двух третей вакуума в дымовой коробке. Чем меньше сопротивление горячим газам, испытываемое в трубах, тем меньше может быть вакуум. От вакуума зависит количество воздуха, протягиваемого через колосниковую решетку; от объема воздуха, протягиваемого через решетку, зависит горение; от горения зависит испарение. Отсюда испарение при прочих равных условиях (cet. par.) зависит от вакуума в дымовой коробке.

Скорость любой жидкости зависит от приложенной к ней силы (будучи пропорциональной квадратному корню); давление, прикладываемое к газам в топке паровоза, представляет собой вакуум в дымовой коробке; таким образом, горение или скорость испарения пропорциональна квадратному корню этого вакуума. Чтобы удвоить испарение, необходимо вчетверо увеличить вакуум.

ТЯГОВАЯ ТРУБА (КОНУС). 341. Тяговая труба отводит отработанный пар из цилиндра, который выгоняет воздух из дымовой трубы и создает вакуум в дымовой коробке; ее форма должна обеспечивать наиболее свободный выход пара из цилиндра. Площадь тяговой трубы нигде не должна быть меньше выпускного окна, за исключением сужения в верхней части. «Нельзя проявлять слишком большую осторожность, — говорит мистер Кларк, — при установке тяговой трубы концентрично с дымовой трубой; известно, что смещение на полдюйма испортило тягу паровоза». «Площадь отверстия — это самый критический и наиболее важный элемент в конструкции паровоза».

Относительно формы, размеров и влияния этого важного элемента читатель отсылается к «Railway Machinery» («Железнодорожное машиностроение») Кларка.

По мере увеличения площади колосниковой решетки тяга может уменьшаться. Чем больше площадь труб, тем легче может быть тяга; уменьшение вместимости дымовой коробки и диаметра дымовой трубы — всё это позволяет сделать тягу более мягкой.

342. Следующие пропорции заимствованы из труда мистера Кларка. Порядок, в котором различные части паровоза располагаются по важности по отношению к тяге, показан в колонке 1. Цифры показывают соотношения (наилучшие), которые могут быть получены при самых благоприятных обстоятельствах.

Grate area 1

Ferrule area (area of section of tubes at back flue sheet) ⅕

Tube, sectional area ¼

Capacity of smoke box, cubic feet 3

Chimney, height four diameters, area of section 1

15

Blast orifice 1

75

Вакуум в дымовой коробке в некоторой степени регулируется заслонкой, расположенной перед зольным ящиком, клапаном в дымовой трубе или жалюзи, закрывающими передние концы труб.

СЕЧЕНИЕ И ДЛИНА ТРУБ. 343. Сечение труб (в поперечнике) представляет собой пространство, через которое уходят горячие газы. Увеличивая длину или уменьшая диаметр, мы, естественно, требуем более сильной тяги.

Чтобы пар мог выходить по мере своего образования, между трубами должен быть определенный зазор, который мистер Кларк определяет следующим образом:

Разделите количество труб на тридцать, и результатом будет зазор в восьмых долях дюйма; или алгебраически

C = (N/30)

8 = clearance in inches;

Или иначе

C = N

240 = clearance in inches.

ПРОПОРЦИИ ЦИЛИНДРОВ И КОЛЕС.

344. Вышеуказанные пропорции зависят исключительно от характера и объема выполняемой работы, а также от характера дороги. Маленькие колеса и длинный ход применяются для тяжелых поездов и крутых уклонов. Короткий ход и большие колеса — для быстрых поездов и ровных дорог.

Длинный цилиндр имеет определенные преимущества даже при постоянном отношении хода к диаметру колеса. У пара больше времени для расширения; движение механизма происходит медленнее, а хаотические движения паровоза, вызываемые движением возвратно-поступательного механизма, уменьшаются; в то же время центр тяжести поднимается, а колебания увеличиваются.

О ХОДОВОЙ ЧАСТИ. 345. Расположение колес, осей, рессор и сцепного устройства, а также распределение веса паровоза по его различным точкам опоры с целью обеспечения необходимого сцепления и ровного движения по рельсам — вопрос, заслуживающий гораздо большего внимания, чем ему обычно уделяют.

Рама является основой паровоза, к которой должно крепиться абсолютно всё. Поскольку к ней прикреплены как цилиндры, так и колесо, она, разумеется, становится аналогом поршня и шатуна: первые удерживают цилиндр и колесо вместе, в то время как второй отталкивает их друг от друга. Рама должна образовывать жесткое соединение между поршнем и колесом, а ее прочность должна быть достаточной для противостояния всей силе паровоза, прикладываемой попеременно в виде сжатия и растяжения.

Колеса паровоза выполняют три различные задачи и подразделяются следующим образом:

Leading wheels.

Driving wheels.

Trailing wheels.

Задача ведущих колес заключается в передаче мощности паровоза на рельсы, за счет чего создается движение. Задача поддерживающих (передних) колес — направлять паровоз; а задача задних поддерживающих колес — поддерживать заднюю часть паровоза.

Вес на ведущих колесах должен быть достаточным для обеспечения достаточного сцепления. Вес на передних колесах должен быть достаточным для направления паровоза на кривых (он уменьшается по мере того, как их расстояние от центра тяжести становится больше, и увеличивается со скоростью).

Центр тяжести паровоза обычно находится на расстоянии от одной четвертой до одной шестой длины цилиндрической части котла от топки горизонтально вперед и в нижней части цилиндрической части вертикально.

Вес, приходящийся на любую отдельную пару колес, пропорционален их расстоянию от центра тяжести; изменяя их положение, мы изменяем приложенный вес.

База по ребордам должна увеличиваться по мере того, как паровоз становится тяжелее, если он применяется для быстрых поездов, так как требуется больший рычаг, чтобы удерживать его на рельсах. Тяжелые товарные паровозы с четырьмя или пятью парами колес и без бегунковой тележки очень сильно изнашивают рельсы и испытывают сильные напряжения. Мы должны делать колеса таких паровозов очень маленькими и расположенными близко друг к другу, чтобы сократить базу по ребордам.

10. Колесная база — горизонтальное расстояние между центрами крайних колес. База по ребордам — горизонтальное расстояние между центрами крайних фиксированных колес с ребордами.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕСА.

346. Предположим, что общая нагрузка на колеса составляет 60 000 фунтов. Если центр тяжести находится посередине между колесами (имеются две пары), каждое из них будет поддерживать по 30 000 фунтов. Если центр тяжести в два раза ближе к одной оси, чем к другой, то дальняя ось будет поддерживать 20 000 фунтов, а ближняя — 60 000 – 20 000, то есть 40 000 фунтов.

Предположим, что паровоз имеет шесть точек опоры, или три точки на боковом виде (обычные четыре ведущих колеса и тележка). Пусть центр тяжести находится на один фут позади средней оси, а расстояния между центрами колес составляют восемь футов.

Поскольку вес на средней оси равен H, вес на задней оси равен H/7, так как эта ось находится в семь раз дальше от центра тяжести, чем средняя, и по той же причине вес на передней оси равен H/9.

Now H + H

7 + H

9 = 60,000 lbs.

Whence H = 47,976 lbs.

Also, H

7 = 6,853 lbs.

And H

9 = 5,331 lbs.

И те же законы (см. статью «Рычаг» в любом труде по механике) применимы к любому расположению колес и к любому положению центра тяжести.

Рессоры применяются для поглощения толчков, получаемых колесами от неровностей поверхности рельсов. Они должны быть одинаковой жесткости с обеих сторон паровоза, иначе возникнут боковые качания.

Когда, как это обычно бывает, рессоры соединены балансирами, их жесткость пропорциональна нагрузке на них, а плечи соединительного рычага (балансира) должны быть обратно пропорциональны приложенным весам. Толчок, полученный одним колесом, через балансир передается всем четырем (или даже большему количеству, если таковые имеются). Рессоры тележки некоторых конструкторов также соединены выравнивающим рычагом.

По мнению мистера Кларка, на одну ось никогда не следует нагружать более двенадцати тонн; откуда паровозы, требующие тягового усилия в двенадцать тонн и менее, могут иметь форму, показанную на рис. 151; от двенадцати до двадцати четырех тонн — форму рис. 152; а свыше — формы рис. 153, 154 и 155.

Рис. 151.

Вес на передних колесах быстроходных пассажирских паровозов должен составлять до одной пятой части всего веса. На товарных паровозах он может составлять не более одной шестой.

Рис. 152.

Линия тяги паровоза должна находиться как можно ближе к той же вертикальной высоте, что и центры ведущих колес. Если она значительно ниже этого уровня, нагрузка будет стремиться приподнять паровоз с передних колес, используя ведущие колеса в качестве точки опоры, тем самым увеличивая сцепление и уменьшая нагрузку на переднюю часть.

Рис. 153.

Если тяговый брус (дышло) находится выше центров колес, это будет стремиться приподнять заднюю часть паровоза с рельсов.

Рис. 154.

Общие формы паровозов, используемых в Америке, показаны на рис. 151, 152, 153, 154 и 155.

Рис. 155.

На рис. 151 изображен экспрессный пассажирский паровоз.

На рис. 152 изображен обычный пассажирский, почтовый и смешанный паровоз.

На рис. 153 изображен тяжелый товарный паровоз.

У нас также есть паровозы с тремя, четырьмя и пятью парами малых колес без бегунковой тележки, предназначенные для тяжелых уклонов и больших объемов работы.

О ХАРАКТЕРИСТИКЕ ХАОТИЧЕСКИХ ДВИЖЕНИЙ. 347. Хаотические движения движущегося паровоза обусловлены тремя отдельными причинами.

To the motion of the machinery.

To the arrangement of the frame and wheels.

To the state of the surface of the rails.

Движения, вызванные работой механизма, заключаются в следующем: Продольное движение вперед и назад, порождаемое возвратно-поступательным движением штока поршня, крейцкопфа, шатуна и кривошипа; его величина зависит от массы движущихся частей, давления пара и скорости движения. Галопирование (продольная качка) паровоза, возникающее из-за наклонного действия крейцкопфов на направляющие, которое стремится приподнять переднюю часть паровоза с рельсов; величина этого движения зависит от отношения между ходом и длиной шатуна. Поперечное качание, возникающее из-за разницы во времени действия крейцкопфов, один из которых действует с наибольшей вертикальной силой, когда противоположный не действует вовсе. Колебание в плане вокруг центра тяжести паровоза, производимое давлением между поршнем и пальцем кривошипа, а также моментом инерции возвратно-поступательного механизма. Последнее движение в сочетании с поперечным качанием порождает волнообразное или спиральное движение.

Величина этих различных неровностей хода в значительной степени зависит от конструкции ходовой части, то есть от расположения колес; она уменьшается по мере того, как база, охватываемая точками опоры, становится больше.

Влияние состояния рельсов проявляется в вертикальных и боковых толчках, возникающих от стыков рельсов и от плохой регулировки, как по горизонтали, так и по вертикали.

Величина этих неровностей очень быстро увеличивается со скоростью. Эксперименты Ле Шателье показывают, что они возрастают почти пропорционально квадрату скорости.

Продольное движение вперед и назад почти полностью уравновешивается применением противовеса на колесе, противоположного точке, к которой прикреплен шатун. Средством против галопирования является размещение направляющих брусьев под наиболее тяжелой частью паровоза, благодаря чему большая масса противодействует вертикальному действию крейцкопфов. Паровоз Крамптона практически свободен от этого возмущения, так как направляющие брусья находятся почти непосредственно под центром тяжести.

Единственным противодействующим усилием (средством это не назовем) против волнообразного движения, применяемым до сих пор, является увеличение колесной базы и базы по ребордам, что дает направляющим колесам бо́льший контроль над массой паровоза.

Однако средством, которое применяется сразу против всех хаотических движений, является снижение скорости, так как при уменьшении скорости вдвое мы уменьшаем возмущения почти в четыре раза.

ОБЗОР ФОРМУЛ И СОСТАВЛЕНИЕ ТАБЛИЦ.

No. 1.

348. Даны вес и скорость поезда, требуется найти необходимое тяговое усилие на горизонтальном участке.

Formula.

W × R,

где W — вес поезда в тоннах, а R — сопротивление в фунтах на тонну, найденное по формуле

V2

171 + 8 = R.

По этой формуле составлена таблица 1, дающая тяговое усилие, необходимое для перемещения поездов весом от пятидесяти до одной тысячи тонн со скоростью от десяти до ста миль в час.

No. 2.

349. Найти тяговое усилие, обусловленное уклоном.

Formula.

W × R

L,

где W — вес поезда в тоннах, R — подъем, а L — длина подъема. По этому правилу составлена таблица 2, дающая тяговое усилие, необходимое для преодоления уклонов от десяти до ста футов на милю, с грузами от одной до одной тысячи тонн.

Для получения полного требуемого тягового усилия сложите величины, взятые из таблиц 1 и 2; так, тяговое усилие, необходимое для буксировки пятисот тонн со скоростью двадцать миль в час на подъемах в пятьдесят футов, составляет,

By table 1, 5,170 lbs.

By table 2, 10,605 lbs.

In all, 15,775 lbs.

или, алгебраически,

(W × R) + (WR

L) = T,

буквы обозначают те же величины, что и выше.

No. 3.

350. Найти вес, приходящийся на ведущие колеса.

Formula.

6T,

где T — полная сила тяги. (Таблица 3.)

Nos. 4 and 5.

Сила тяги паровоза выражается формулой

T = (2A)P × 2S

C,

Where T is the tractive power.

P, steam pressure in lbs. per square inch.

S, stroke in inches.

C, circumference of wheel in inches.

A, area of one piston in inches.

Из этой формулы мы получаем значения различных факторов следующим образом:

The steam pressure, or P = TC

(2A)2S. (A.)

The stroke, or S = CT

(2A)(2P). (B.)

The piston area, or A = TC

4SP. (C.)

The wheel circumference, or C = 2A × P × 2S

T. (D.)

А из формулы (C) мы получаем диаметр цилиндра с помощью следующего выражения:

d = √(area

.7854).

И точно так же из формулы (D) получаем диаметр колеса с помощью

d = c

3.1416.

(См. таблицы 4 и 5.)

No. 7.

351. Найти рабочее объемы цилиндров любых размеров.

Formula.

D2 × .7854 × Stroke

1728.

Это дает рабочий объем в кубических футах. Размеры выше (см. D и S) приведены в дюймах. (Таблица 7.)

No. 6.

352. Найти почасовое потребление пара в терминах объема одного цилиндра (то есть количество заполнений цилиндра в час).

Formula.

N5280

c × 4,

где N — количество миль в час, c — окружность колеса. (Таблица 6.)

No. 8.

353. Зная почасовое потребление пара, перевести его в воду.

Formula.

B

N,

где B — объем пара в кубических футах, а N — относительный объем пара и воды. (Значения N приведены в таблице 8.)

No. 9.

354. Зная почасовое потребление воды, найти площадь колосниковой решетки и поверхность нагрева.

First, Cubic feet of water per hour

16 = grate area in square ft.

Second, S = √ac × 21.2 = heating surface,

где a — площадь колосниковой решетки, а c — почасовое потребление воды в кубических футах.

Из той же формулы

Площадь колосниковой решетки, или

a = (S/21.2)2

c

А также потребление воды, или

c = (S/21.2)2

a

(См. таблицу 9.)

No. 10.

355. Найти необходимое количество труб для обеспечения любой величины поверхности нагрева.

Formula.

N = S

Ldπ,

где N — количество, S — требуемая поверхность, L — длина, d — диаметр, оба в футах, и π = 3,1416. (См. таблицу 10.)

No. 11.

356. Найти среднее давление в цилиндре для любого процента впуска.

Formula.

13.5√a – 28,

где a — процент впуска. (См. таблицу 11.)

Что касается внутреннего устройства цилиндрической части котла, то мы, разумеется, должны сделать длину труб равной длине цилиндрической части (то есть в общей схеме котла некоторые производители сдвигали заднюю трубную решетку вперед). Длина труб, конечно, будет равна расстоянию между трубными решетками. Количество их определяется их диаметром и надлежащим зазором, который находится по формуле

N

|30|

8 in eighths of inches, or N

240 inches.

Верхние пятнадцать-восемнадцать дюймов цилиндрической части котла должны быть оставлены под паровое пространстве.

О ДИАМЕТРЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ЧАСТИ КОТЛА. 357. Чтобы найти диаметр цилиндрической части котла, способной вместить заданное количество труб,

Represent the inside diameter of boiler by D,

Diameter of one tube d,

Clearance between tubes c,

Number of tubes n,

Sectional area of boiler, in inches A,

Water section, in inches B,

мы получим в качестве площади водяного пространства на одну трубку

(d + c)2,

и общую площадь водяного пространства

(d + c)2 × n,

общее сечение цилиндрической части

A

B[(d + c)2n],

и диаметр этого сечения

D = √([(d + c)2n]A/B

.7854)

который представляет собой диаметр котла в дюймах, к которому следует прибавить D/16 с каждой стороны, или в общей сложности D/8 в качестве пространства, оставляемого между стенками котла и первой трубой.

Максимальный предел диаметра определяется колеей за вычетом двух полуширин бандажа и двух или трех дюймов припуска на крепление к раме и прочие конструктивные детали. Длина должна быть достаточной для того, чтобы вынести передние колеса на достаточное расстояние от центра тяжести паровоза.

ПРИСПОСОБЛЕНИЕ ПАРОВОЗА К ДВИЖЕНИЮ ПОЕЗДОВ.

358. Во-первых, что касается характера перевозок.

Существуют определенные неизбежные причины плохого применения мощности на железных дорогах; например, когда поезда в одном направлении значительно тяжелее, чем в другом, поскольку мы вынуждены использовать один и тот же паровоз в обоих направлениях, так как по прибытии на один конец дороги он должен вернуться, чтобы отправиться снова. Там, где движение требует работы преимущественно на подъем, мы используем паровоз, гораздо более тяжелый для преодоления подъема с грузом, чем это необходимо для спуска без груза. Различные объекты перевозок требуют разной скорости. Скоропортящиеся грузы, такие как лед, говядина, свинина, скот и т. д., требуют доставки за гораздо меньшее время, чем зерно, пиломатериалы, мука, уголь и промышленные изделия. Как правило, разница в характеристиках товарных паровозов с точки зрения характера перевозок может быть адаптирована только с учетом объема, без учета специфики.

Однако в пассажирских перевозках используется большое разнообразие скоростей, и следовательно, может быть бо́льшая разница в пропорциях паровозов, зависящая исключительно от характера движения.

ПРИСПОСОБЛЕНИЕ С УЧЕТОМ ФИЗИЧЕСКОГО ХАРАКТЕРА ДОРОГИ.

Наилучшее приспособление мощности паровозов к любой системе уклонов было бы таким, при котором пробег сводился бы к минимуму; и это достигается по возможности за счет применения паровозов, мощность которых пропорциональна преодолеваемому сопротивлению. Лучший способ сравнения различных вариантов применения мощности заключается в приведении уклонов к горизонтальному участку или в приведении к эквиваленту уклонов посредством пропускной способности силовой установки.

Это делается следующим образом:

The length of an incline being L,

The resistance on a level being R,

The ratio of the resistance due to the grade to the resistance on a level by r,

The equivalent horizontal length by L′,

и мы получим

(R + r)L = L′.

Пример. Пусть длина уклона составляет семьдесят пять миль; значение

r = R

3;

и мы имеем

(3

3R+R

3)L = (4R

3)75 = 100 miles.

Сравним теперь пробег некоторых крупных дорог Америки, определяемый хорошим, а также плохим приспособлением мощности.

Массачусетскую западную железную дорогу можно разделить на четыре участка, указанных ниже (включая дорогу от Бостона до Вустера).

Length miles. Maximum grade.

Boston to Worcester, 44 30

Worcester to Springfield, 54½ 50

Springfield to Pittsfield, 52 83

Pittsfield to Albany, 49½ 45

Предположим, что скорость товарных поездов составляет пятнадцать миль в час, сопротивление на горизонтальном участке будет составлять 9,3 фунта, или для простоты примем его равным десяти фунтам на тонну.

The resistance due to a 30 feet grade is 13 lbs. per ton.

The resistance due to a 50 feet grade is 21 lbs. per ton.

The resistance due to a 83 feet grade is 35 lbs. per ton.

The resistance due to a 45 feet grade is 19 lbs. per ton.

And the value of r for a 30 feet grade is 13

10 lbs. per ton.

And the value of r for a 50 feet grade is 21

10 lbs. per ton.

And the value of r for a 83 feet grade is 35

10 lbs. per ton.

And the value of r for a 45 feet grade is 19

10 lbs. per ton.

И относительная длина различных участков составит

Boston to Worcester, 10

10 + 13

10 = 23

10 of 44 = 101

Worcester to Springfield, 31

10 of 54½ = 169

Springfield to Pittsfield, 45

10 of 52 = 234

Pittsfield to Albany, 29

10 of 49½ = 144

And the sums, 200 648

причем приведенное расстояние в 3¼ раза превышает фактическую длину. Эта длина предполагает, что сопротивление на различных участках на всем их протяжении равно сопротивлению, создаваемому их максимальным уклоном. Это может показаться ошибочным, но правильность такого подхода станет очевидной, если вспомнить, что наибольший груз, который можно провести через любой участок, ограничивается его максимальным уклоном.

Теперь предположим, что используемый паровоз имеет следующие размеры (как это и есть на самом деле).

Cylinders 16 × 20 inches,

Wheels 54 inches.

Assume the cylinder pressure 110 lbs., and the tractive power of the engine is 5,287 lbs.

A load of 500 tons, upon a 30 feet grade, requires a traction of 11,500 lbs.

Upon a 50 feet grade, 15,500 lbs.

Upon an 83 feet grade, 22,500 lbs.

Upon a 45 feet grade, 14,500 lbs.

To move the above load from Boston to Worcester we should require 2 engines,

From Worcester to Springfield, 3 engines,

From Springfield to Pittsfield, 5 engines,

From Pittsfield to Albany, 3 engines,

И произведения количества паровозов на длины соответствующих участков составляют

Boston to Worcester, 44 × 2 = 88

Worcester to Springfield, 54½ × 3 = 163½

Springfield to Pittsfield, 52 × 5 = 260

Pittsfield to Albany, 49½ × 3 = 148½

660

Предположим, что за счет того, что паровозы на различных участках сделаны мощными пропорционально сопротивлению этих участков, один паровоз способен везти весь груз по всем уклонам. Пробег становится следующим:

Boston to Worcester, 44 × 1 = 44

Worcester to Springfield, 54½ × 1 = 54½

Springfield to Pittsfield, 52 × 1 = 52

Pittsfield to Albany, 49½ × 1 = 49½

200 miles.

The mileage before was 660 miles,

And the saving therefore 400 miles.

или около 70 процентов от первоначального пробега.

359. Из недавнего отчета Нью-Йоркской и Эриенской железной дороги следует, что та же мощность потянет

28 tons on the Western division,

80 tons on the Susquehanna division,

85 tons on the Delaware division,

and 20 tons on the Eastern division,

не считая помощи, требуемой на участке от Саскуэханны до Депозита. В следующей таблице приведены фактические длины различных участков и суммы произведений трех длин как на относительное, так и на равномерное сопротивление на каждом из них.

Division. Length. Miles run by an engine not adapted. Miles run by an engine adapted. Difference.

Western, 128 128 × 3.04 128 × 1.0 261.12

Susquehanna, 139 139 × 1.06 139 × 1.0 8.35

Delaware, 104 104 × 1.00 104 × 1.0 0.00

Eastern, 88 88 × 4.25 88 × 1.0 286.00

Sum of differences, 555.47 miles,

то есть мили, пройденные паровозами, приспособленными к работе на различных участках, будут на 555,47 миль меньше миль, пройденных неприспособленными паровозами. (См. Приложение F.)

ПЕНСИЛЬВАНСКАЯ ЦЕНТРАЛЬНАЯ ЖЕЛЕЗНАЯ ДОРОГА. 360. Физические характеристики этой дороги следующие:—

Length. Max. grades.

Philadelphia to Harrisburg, 106 45

Harrisburg to Altoona, 131 21

Altoona to Johnstown, 48½ 92

Johnstown to Pittsburgh, 78½ 53

Значение r будет здесь

45 feet grades, 19

10

21 feet grades, 9

10

92 feet grades, 39

10

53 feet grades, 25

10

Отсюда уравнение,

106 × (10

10 + 19

10) = 307

131 × (10

10 + 9

10) = 249

42½ × (10

10 + 39

10) = 208

78½ × (10

10 + 25

10) = 275

Sum, 358 Sum, 1039

and 1039 – 358 = 681.

361. На Балтиморской и Огайской железной дороге мы имеем,

Miles. Max. grade.

Baltimore to Harper’s Ferry, 80 82

Harper’s Ferry to Cumberland, 98 40

Cumberland to Raccoon, 88.2 116

Raccoon to 148⅔ miles, 60.5 40

148⅔ miles to Wheeling, 51.3 80

И как прежде,

80 × (10

10 + 35

10) = 360

98 × (10

10 + 17

10) = 265

88.2 × (10

10 + 49

10) = 520

60.5 × (10

10 + 17

10) = 163

51.3 × (10

10 + 35

10) = 231

Sum of Col. 1 = 378, Sum of Col. 3 = 1539; difference 1161.

Таким образом, благодаря наилучшему приспособлению мощности на вышеупомянутых железных дорогах можно сэкономить следующие проценты пробега.

Massachusetts Western, 70

New York and Erie, 55½

Pennsylvania Central, 68

Baltimore and Ohio, 75

Из этих дорог Балтиморская и Огайская фактически обладает наилучшим приспособлением, а Западная дорога Массачусетса — наихудшим.

362. Чтобы определить по таблицам фактические размеры паровозов, которые должны использоваться на любой дороге, поступайте следующим образом:—Пусть нагрузка составляет сто тонн, максимальный уклон — тридцать футов на милю, а скорость — двадцать пять миль в час.

Обращаясь к таблицам последовательно, получаем,

By table 1, Traction for 100 tons, on a level, at 25 miles per hour, 1,550 lbs.

By table 2, Traction for 100 tons, on a 30 feet grade, 1,273 lbs.

Whole traction required, 2,823 lbs.

По формуле (таблица 3) нагрузка на ведущие колеса должна составлять

2823 × 6 = 16938 lbs., or 8 tons.

По таблице 4 для колеса диаметром пять футов и хода поршня двадцать дюймов мы получаем десятичную дробь 0,2122.

По таблице 5 при среднем давлении в цилиндре шестьдесят фунтов на дюйм и диаметре поршня двенадцать дюймов мы получаем общее давление

On both pistons, 13,572 lbs.

And finally, 13572 × .2122 = 2,880 lbs.

The requirement being 2,823 lbs.

By table 6, we see that five feet wheels at twenty-five miles per hour, use 33,600 cylinders of steam per hour.

По таблице 7 вместимость цилиндра 12 × 20 составляет 1,31 кубического фута; кроме того, 33600 × 1,31 = 44016 кубических футов пара в час.

Принимая среднее давление в цилиндре равным шестидесяти фунтам, давление на входе — восьмидесяти фунтам, а потери при проходе из котла — двадцати фунтам, мы должны генерировать пар под давлением сто фунтов на квадратный дюйм.

Из таблицы 8 видно, что при производстве пара под давлением сто фунтов на дюйм каждый кубический фут воды дает 293 кубических фута пара; откуда

44016

293 = 150,

представляет собой количество кубических футов воды, испаряемой в час. При расходе шестнадцати кубических футов воды в час на квадратный фут колосниковой решетки нам требуется

15.0

16 or 9.4 feet, nearly;

и по таблице 9 мы находим, что поверхность нагрева, необходимая для испарения 150 кубических футов воды в час при площади колосниковой решетки девять квадратных футов, составляет 779 квадратных футов; а по формуле для 9,4 квадратных фута мы получаем,

S = √9.4 × 150 × 21.2 = 797 square feet,

топливо — кокс; для дров умножьте площадь колосниковой решетки (как упоминалось ранее) на 1,4, и площадь колосниковой решетки составит 1,4 × 9,4 = 13,16. Поверхность труб, разумеется, остается прежней, так как при выделении необходимого количества тепла той же самой поверхности вполне достаточно для передачи его воде.

Чтобы получить 779 квадратных футов поверхности нагрева, мы видим из таблицы 10, что она обеспечивается

100 tubes 17 feet long and 1¾ inch diameter,

or 100 tubes 16 feet long and 1⅞ inch diameter,

or 100 tubes 15 feet long and 2 inch diameter,

or 100 tubes 14 feet long and 2⅛ inch diameter,

or 100 tubes 12½ feet long and 2⅜ inch diameter,

or 100 tubes 12 feet long and 2½ inch diameter,

или, обращаясь к таблице и имея заданные количество и длину, количество и диаметр либо длину и диаметр, мы можем легко найти третий фактор поверхности. Так, при длине одиннадцать футов и диаметре два дюйма 779 футов получается при

779

11 × 3.1416 × 167 = 135 tubes.

Чтобы получить диаметр цилиндрической части котла, вмещающей 135 двухдюймовых труб, мы используем формулу

D = √(A/B[n(d+c)2]

.7854).

Мы уже нашли d = 2 дюйма, n = 135, откуда c по формуле составит,

c = N

240 = 0.54,

и

d + c = 2.54,

а также,

(d + c)2 = 6.45,

и

135 × 6.45 = 871+;

и, допуская, что три четверти поперечного сечения котла заполнены трубами, мы получаем,

4

3 of 871 = 1161;

а также,

1161

.7854 = 1478,

квадратный корень из которого равен примерно 38,5, к чему прибавляем 38,5 / 8, или 4,8 дюйма (см. стр. 359), и получаем

38.5 + 4.8 = 43.3 inches,

в качестве внутреннего диаметра котла, откуда следует следующий паровоз, удовлетворяющий заявленному требованию.

Weight upon driving wheels, 16,938 lbs.,

Cylinders, 12 × 12 inches,

Wheels, 5 feet,

Tubes, 135—11 feet × 2 inches,

Grate, 13.16 square feet,

Barrel, (inside diameter,) 43.3 inches,

и при самых благоприятных обстоятельствах дымовая труба может иметь высоту 40 дюймов и диаметр 12,7 дюйма; выхлопное сопло — диаметр 5,8 дюйма; а вместимость дымовой коробки — 39½ кубических футов.

363. Мы можем изменять тяговое усилие паровоза, используя пар с большей или меньшей степенью расширения, но сцепление остается прежним. Если бы был построен паровоз, способный работать на дороге, частично ровной, а частично с крутыми уклонами, изменяя мощность просто за счет изменения расширения, он был бы излишне тяжелым для легких участков дороги. Принцип расширения может с выгодой применяться для регулирования мощности в соответствии с разницей сопротивлений на любом отдельном участке дороги, а также в соответствии с меняющейся нагрузкой, которую представляет собой ежедневное движение.

Предположим, мы хотим перевезти груз в двести тонн по указанной ниже дороге; и предположим также, что нам требуются давления в цилиндрах, указанные напротив различных участков.

10 miles, level, 60 lbs.,

10 miles, 10 feet per mile, 80 lbs.,

10 miles, 20 feet per mile, 100 lbs.,

10 miles, 30 feet per mile, 120 lbs.

При давлении в котле 150 фунтов и давлении на входе в цилиндр 145 фунтов,

An admission of 71 per cent. gives a mean pressure of 120 lbs.,

An admission of 55 per cent. gives a mean pressure of 100 lbs.,

An admission of 40 per cent. gives a mean pressure of 80 lbs.,

An admission of 28 per cent. gives a mean pressure of 60 lbs.,

And if the 1st notch of the sector admits, 75 per cent,

And if the 2d notch of the sector admits, 70 per cent,

And if the 3d notch of the sector admits, 65 per cent,

And if the 4th notch of the sector admits, 60 per cent,

And if the 5th notch of the sector admits, 55 per cent,

And if the 6th notch of the sector admits, 50 per cent,

And if the 7th notch of the sector admits, 45 per cent,

And if the 8th notch of the sector admits, 40 per cent,

And if the 9th notch of the sector admits, 35 per cent,

And if the 10th notch of the sector admits, 30 per cent.

Мы должны работать на паровозе следующим образом:—

From 0 to 10 miles, use the 10th notch,

From 10 to 20 miles, use the 8th notch,

From 20 to 30 miles, use the 5th notch,

From 30 to 40 miles, use the 2d notch,

APPLICATION OF LOCOMOTIVE ENGINES TO RAILROADS.

364. Department 1. Freight.

ОБЩАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ.

Number of division. Maximum grades. Designation of parts. Order 1

50 tons. Order 2

100 tons. Order 3

250 tons. Order 4

500 tons. Order 5

750 tons. Order 6

1,000 tons.

1 Level. Grate area.

Tube surface.

Cylinders.

Wheels.

Weight.

2 10 feet per mile.

3 20 feet per mile.

4 40 feet per mile.

5 60 feet per mile.

6 80 feet per mile.

7 100 feet per mile.

Скорость принимается от двенадцати до пятнадцати миль в час. Среднее давление в цилиндре принимается равным шестидесяти фунтам на квадратный дюйм; начальное давление — девяноста фунтам, а давление в котле — 120 фунтам на квадратный дюйм. Площади колосниковых решеток рассчитаны на кокс; для дров умножьте их на 1,4.

365. Отдел 2. Пассажирский.

Classification. Order 1

50 tons. Order 2

100 tons. Order 3

150 tons. Order 4

200 tons. Designation of parts.

Division 1 Level. 25 miles per hour. Grate area.

Tube surface.

Cylinders.

Wheels.

Weight.

Division 2 20′ grades. 25 miles per hour.

Division 3 40′ grades. 25 miles per hour.

Division 4 60′ grades. 25 miles per hour.

Division 5 80′ grades. 25 miles per hour.

Division 6 100′ grades. 25 miles per hour.

Паровозам в северных штатах зимой требуется больше мощности, чем летом.

К вышеуказанной классификации можно было бы добавить паровоз для «формирования поездов» и аналогичной маневровой работы; такой паровоз должен быть способен легко сдвигать с места предельные веса поездов от пятидесяти до одной тысячи тонн и быть оснащен возможностью изменения своего сцепления.

FORMULA.

W × [V2

171 + 8] = R.

Example.

Скорость составляет тридцать миль в час, а нагрузка — 250 тонн.

R will be [(30 × 30)

171 + 8] × 250 = 3315 lbs.

366. Таблица 1. Показывает необходимое тяговое усилие на горизонтальном участке для нагрузок от пятидесяти до одной тысячи тонн и для скоростей от десяти до ста миль в час.

Velocity. 50 Tons. 75 Tons. 100 Tons. 250 Tons. 500 Tons. 750 Tons. 1000 Tons.

10 429 643 858 2146 4292 6435 8585

12 442 663 884 2210 4421 6630 8842

15 465 698 931 2328 4657 6982 9315

20 517 773 1034 2585 5170 7735

25 582 874 1165 2912 5825

30 663 994 1326 3315 6630

40 868 1302 1736 4340

50 1131 1696 2262 5655

60 1452 2180 2905

100 3324 4986 6648

FORMULA.

WR

L.

Example.

Тяговое усилие для преодоления сопротивления 750 тонн на уклоне в шестьдесят футов составляет

750 × 60

5280 = 19050.

367. Таблица 2. Показывает тяговое усилие, необходимое для преодоления уклонов от десяти до ста футов на милю с нагрузками от одной до одной тысячи тонн.

Grade. 1 Ton. 50 Tons. 75 Tons. 100 Tons. 250 Tons. 500 Tons. 750 Tons. 1000 Tons. Grade.

10 4 212 318 424 1061 2121 3181 4240 10

20 8 424 636 848 2122 4242 6362 8480 20

30 13 636 955 1273 3170 6363 9545 12730 30

40 16 848 1272 1696 4244 8484 12724 16960 40

50 20 1060 1590 2120 5305 10605 15905 21200 50

60 26 1272 1910 2546 6340 12726 19050 25460 60

70 30 1500 2240 3000 7500 15000 22400 30000 70

80 33 1697 2545 3393 8489 16969 25459 33950 80

100 40 2120 3180 4240 10610 21210 31810 42400 100

Grade. 1 Ton. 50 Tons. 75 Tons. 100 Tons. 250 Tons. 500 Tons. 750 Tons. 1000 Tons. Grade.

FORMULA.

6T.

Example.

Required traction 5,000 lbs.; upon driving axles the weight is 5000 × 6 = 30,000 lbs.

368. Таблица 3. Содержит вес, который следует разместить на ведущих осях для обеспечения любого значения сцепления; последнее составляет одну шестую часть веса.

Required traction. Weight in pounds. Weight in tons.

500 3000 1.34

1000 6000 2.69

2000 12000 5.36

3000 18000 8.04

4000 24000 10.80

5000 30000 13.40

6000 36000 16.07

7000 42000 18.75

8000 48000 21.43

9000 54000 24.11

10000 60000 26.80

12000 72000 32.14

14000 84000 37.50

16000 96000 42.86

18000 108000 48.22

20000 120000 53.60

FORMULA.

2S

c.

Where S = stroke.

c = circumference of wheel, (both in inches.)

Example.

Пусть ход поршня составляет двадцать дюймов, а диаметр колеса — пять футов, отношение будет следующим:

40

188.4 = 0.2122.

369. Таблица десятичных дробей, которые при умножении на общее давление поршней (таблица 5) дают тяговое усилие в фунтах, или отношение между двойным ходом и окружностью колеса. Таблица 4.

Wheel. STROKE IN INCHES. Wheel.

18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

3½ 2728 3031 3334 3638 3½

3¾ 2553 2837 3120 3404 3688 3¾

4 2386 2652 2918 3182 3444 3708 4

4¼ 2250 2500 2750 3000 3250 3500 3750 4¼

4½ 2151 2390 2593 2830 3071 3294 3529 3764 4½

4¾ 2012 2235 2459 2682 2905 3129 3352 3575 3800 4¾

5 1910 2122 2334 2546 2766 2979 3192 3405 3617 3830 5

5½ 1736 1929 2122 2315 2500 2692 2885 3077 3273 3473 5½

6 1591 1768 1945 2122 2321 2500 2678 2857 3036 3215 6

6½ 1468 1632 1796 1958 2131 2295 2459 2623 2790 2951 6½

7 1364 1516 1667 1819 1970 2121 2273 2424 2576 2727 7

7½ 1272 1414 1556 1691 1831 1972 2114 2254 2394 2535 7½

8 1194 1326 1417 1592 1688 1818 1948 2078 2208 2337 8

Wheel. 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 Wheel.

STROKE IN INCHES.

FORMULA.

2(d2 .7854 × p) = P.

Where d = diameter.

p = pressure per inch.

Example.

Полное давление при ста фунтах на дюйм на два шестнадцатидюймовых поршня составит

2[16 × 16 × 0.7854 × 100] = 40212.

370. Таблица 5. Общие давления на поршни диаметром от десяти до двадцати четырех дюймов и для давлений пара от пятидесяти до ста пятидесяти фунтов на квадратный дюйм.

Diam. of cyl’r. Area of one Piston. WHOLE PISTON PRESSURE ON BOTH PISTONS, AT A PER INCH PRESSURE OF Diam. of cyl’r.

50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150

10 78.5 7950 9420 10990 12560 14130 15700 17270 18840 20410 21980 23550 10

11 95.0 9500 11400 13300 15200 17100 19000 20900 22800 24700 26600 28500 11

12 113.1 11310 13572 15834 18096 20358 22620 24882 27144 29406 31768 33930 12

13 132.7 13270 15924 18564 21232 23906 26540 29194 31848 34502 37156 39810 13

14 153.9 15390 18468 21546 24624 27702 30780 33858 36756 40014 43092 46170 14

15 176.7 17670 21204 24738 28272 31806 35340 38874 42408 55942 49476 53010 15

16 201.1 20110 24132 28154 32176 36198 40220 44242 48264 52062 56308 60330 16

17 227.0 22700 27240 31780 36320 40860 45400 49940 54480 59020 63560 68100 17

18 254.5 25450 30540 35630 40720 45810 50900 55990 61080 66170 71260 76350 18

19 283.5 28350 34020 39690 45360 51030 56700 62370 68040 73710 79380 85050 19

20 314.2 31420 37704 43988 50272 56556 62840 69124 75408 81692 87976 95260 20

21 346.4 34640 41568 48496 55424 62352 69380 76208 83136 90064 96992 103920 21

22 380.1 38010 45612 53214 60816 68418 77020 83622 91224 98826 106428 114030 22

23 415.5 41550 49860 58170 66480 74790 83100 91410 99720 108030 116340 124650 23

24 452.4 45240 54288 63336 72384 81432 90480 99528 108576 117626 126672 135720 24

FORMULA.

N = 5280

c × 4.

Where N = the number.

c = wheel circumference.

Example.

Скорость двадцать пять миль в час, колеса четыре с половиной фута, количество ходов цилиндров в час составляет

25 × 5280

4 × 3.1416 × 4 = 37348

371. Таблица 6. Показывает часовой расход пара в долях вместимости одного цилиндра при диаметре колес от трех с половиной до восьми футов и скоростях от десяти до шестидесяти миль в час.

Wheel. Wheel in inches. Revolutions per mile. NUMBER OF CYLINDERS PER HOUR AT A VELOCITY OF

10 12 15 20 25 30 40 50 60

3½ 42 480 19200 23040

3¾ 45 449 17960 21552 26940

4 48 421 16840 20208 25260 33681

4¼ 51 397 15880 19056 23820 31760 39700

4½ 54 373 14920 17904 22380 29840 37300

4¾ 57 361 14440 17328 21660 28880 36100

5 60 336 20160 26880 33600

5½ 66 306 18360 24480 30600 36720

6 72 281 22480 28100 33720 44960

6½ 78 259 20720 25900 31080 41440 51800 62160

7 84 240 19200 24000 28800 38400 48000 57600

7⅛ 90 224 22400 26880 35840 44800 53760

8 96 211 21109 25320 33760 42200 50640

FORMULA.

D2 × .7854 × Stroke

1728 = C.

Example.

Кубический объем цилиндра 15 × 24 составляет

15 × 15 × 0.7854 × 24

1728 = 2.44 cubic feet.

372. Таблица 7. Вместимость цилиндров в кубических футах при диаметре от десяти до двадцати четырех дюймов и ходе от восемнадцати до тридцати шести дюймов.

Diam. of cyl’r. CAPACITY OF CYLINDERS IN CUBIC FEET, STROKE BEING Diam. of cyl’r.

18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

10 082 091 100 109 118 127 136 145 10

11 093 104 115 126 137 148 159 170 181 11

12 118 131 144 157 170 183 196 209 222 235 12

13 133 149 165 181 197 213 229 245 261 277 13

14 160 178 196 214 232 250 268 286 304 322 14

15 184 204 224 244 264 284 304 324 344 364 15

16 208 232 255 278 301 324 347 370 393 416 16

17 235 263 289 315 341 367 393 419 445 471 17

18 263 294 323 352 381 410 439 468 497 526 18

19 361 394 427 460 493 526 559 592 19

20 400 437 474 511 548 585 622 659 20

21 481 521 561 601 641 681 721 21

22 528 572 616 660 704 748 792 22

23 625 674 723 772 821 876 23

24 681 733 785 837 889 941 24

373. Таблица 8. Содержит объем, давление, температуру и плотность пара.

Steam pressure. Relative volume or cubic feet of steam, water being 1. Temperature. Total heat. Weight of a cubic foot. Steam pressure.

50 552 281 1200 1129 50

60 467 293 1203 1335 60

65 434 298 1205 1436 65

70 406 303 1206 1535 70

75 381 307 1208 1636 75

80 359 312 1209 1736 80

90 323 320 1212 1929 90

100 293 328 1214 2127 100

110 269 335 1216 2317 110

120 249 341 1218 2505 120

130 231 347 1220 2698 130

140 216 353 1221 2885 140

150 203 358 1223 3070 150

FORMULA.

S =√ac × 21.2.

Where S = surface.

a = grate area.

c = cubic feet of water per hour.

Example.

Площадь колосниковой решетки шестнадцать квадратных футов, кубических футов воды в час — двести, поверхность составляет

√16 × 200 × 21.2 = 1199.92.

374. Таблица 9. Показывает необходимую площадь колосниковой решетки и поверхность нагрева для часового расхода воды.

Cubic ft. of water evap’d per hour. GRATE AREAS IN SQUARE FEET.

7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

HEATING SURFACE CORRESPONDING TO ABOVE GRATE AREAS AND TO SIDE COLUMN.

100 561 599 636 670 703 734 764 793 821 848 874 900 924 948 972 995 1017 1039 1060 1081 1102 1122 1142 1161

110 588 628 667 702 737 770 802 831 861 888 916 943 969 994 1018 1042 1066 1089 1111 1133 1155 1176 1197 1217

120 614 657 697 734 770 805 837 869 900 927 957 985 1013 1039 1064 1089 1114 1138 1162 1184 1207 1229 1251 1272

130 639 683 725 764 801 837 871 904 936 965 996 1025 1053 1081 1107 1133 1159 1184 1208 1232 1255 1278 1300 1323

140 663 709 752 793 831 869 904 938 972 1003 1034 1064 1093 1122 1150 1177 1203 1229 1254 1279 1303 1327 1351 1374

150 686 734 779 821 860 900 935 971 1006 1038 1070 1101 1131 1161 1190 1218 1245 1272 1298 1323 1350 1373 1398 1422

160 758 805 848 889 927 966 1004 1039 1073 1106 1138 1169 1199 1229 1258 1286 1314 1341 1367 1393 1419 1444 1469

170 782 829 874 916 957 996 1034 1071 1106 1140 1173 1205 1236 1266 1296 1325 1354 1382 1409 1436 1462 1488 1514

180 805 853 900 943 985 1025 1064 1102 1138 1173 1207 1240 1272 1303 1334 1364 1393 1422 1450 1478 1505 1532 1558

190 877 924 969 1013 1053 1093 1132 1169 1205 1240 1274 1307 1339 1370 1401 1431 1461 1490 1518 1546 1573 1600

200 900 948 995 1039 1081 1122 1161 1199 1236 1272 1307 1341 1374 1406 1437 1468 1499 1529 1558 1586 1614 1642

210 928 974 1019 1064 1107 1149 1189 1229 1264 1298 1336 1374 1408 1441 1473 1505 1536 1566 1596 1625 1654 1683

220 1000 1042 1089 1133 1176 1217 1258 1291 1324 1365 1406 1441 1475 1508 1541 1572 1603 1634 1664 1693 1722

230 1019 1067 1114 1159 1203 1245 1286 1323 1359 1398 1437 1473 1508 1542 1575 1607 1639 1663 1701 1724 1761

240 1091 1138 1184 1229 1272 1314 1354 1393 1431 1468 1505 1541 1575 1609 1642 1675 1692 1738 1754 1799

250 1111 1162 1208 1254 1298 1341 1380 1422 1458 1499 1533 1572 1606 1642 1675 1709 1733 1774 1797 1836

260 1184 1232 1278 1323 1367 1406 1450 1484 1529 1560 1603 1636 1675 1708 1743 1774 1809 1840 1872

270 1207 1256 1303 1349 1401 1433 1478 1515 1557 1592 1634 1668 1692 1741 1776 1808 1843 1875 1908

280 1279 1327 1374 1435 1460 1505 1546 1586 1624 1664 1700 1738 1774 1809 1842 1877 1910 1943

290 1302 1351 1400 1452 1486 1532 1573 1614 1653 1693 1729 1754 1804 1841 1873 1910 1939 1977

300 1374 1425 1469 1512 1558 1600 1642 1682 1722 1758 1799 1834 1872 1904 1943 1968 2011

320 1469 1516 1564 1610 1654 1696 1738 1778 1816 1859 1894 1932 1970 2008 2024 2078

340 1564 1612 1658 1704 1748 1792 1833 1872 1915 1954 1993 2032 2069 2096 2141

360 1658 1706 1754 1800 1844 1886 1928 1971 2012 2050 2090 2128 2166 2204

380 1753 1802 1848 1894 1938 1982 2025 2066 2107 2148 2187 2226 2264

400 1800 1848 1900 1944 1990 2034 2077 2120 2162 2204 2244 2284 2322