Товарные паровозы

3. Общий обзор

Размеры грузооборота, средняя дальность перевозок и технический уровень средств железнодорожного транспорта позволяют установить экономически наиболее целесообразные веса поездов и средние технические скорости. На основании этих данных определяется потребная мощность товарных паровозов, характеризуемая двумя важнейшими факторами - сцепным весом и площадью колосниковой решетки.

При построении товарных паровозов в недалеком прошлом прежде всего решался вопрос - делать ли паровоз с передней тележкой или без нее. Высказывались мнения о том, что в товарной службе тележечная колесная пара является мертвым грузом; при езде на подъем она приводит к уменьшению состава, а при движении по уклону - бесполезна, так как скорость все равно ограничена по тормозам. Это было одним из положений консервативного взгляда, игнорирующего требования увеличения скорости.

Н. Л. Щукин, будучи сторонником применения тележки в товарных паровозах, позволяющей увеличить размеры котла и колосниковой решетки, боролся за повышение скоростей товарных поездов. Правильность его мнения подтвердилась еще в 1915 г. Расчет, произведенный на основании принятых в то время норм, показал, что при пяти спаренных колесных парах вес паровоза при передней тележке возрастает всего на 12%, а скорость при наибольшей силе тяги - на 21,5%. Этот расчет был полностью подтвержден в действительной службе паровозов 1-5-0 Е (фиг. 22, 23) и 0-5-0 Э (фиг. 15).

Еще более убедительным является сопоставление паровозов Э^м и СО (фиг. 17 и 27). При одинаковой машине и почти том же сцепном весе паровоз СО с одинаковым составом на предельном подъеме давал повышение скорости на 50%.

Быстроходность товарных паровозов в зависимости от наличия в них тележек наглядно характеризуется следующими цифрами, которые показывают скорости на расчетном подъеме при одинаковых сцепных весах, форсировках, удельных расходах пара, строительных коэфициентах и коэффициентах сцепления.*

* Паровозы, под ред. акад. С. П. Сыромятникова и проф. А. А. Чиркова, Трансжелдориздат, 1949, стр. 38.

Для обоснования выводов в пользу паровозов типов 0-4-0 и 0-5-0 представителями консервативных течений обычно использовалось противопоставление паровозов О^в, Ы^ч и Э (фиг. 2 и 15) паровозу 1-4-0 Щ (фиг. 5), имеющему низкий строительный коэфициент. Этот пример не мог, однако, служить основанием для обобщающего вывода, а относился только к частному случаю. Все современные товарные паровозы строятся только со вспомогательными тележками.

Повышение сцепного веса шло двумя путями - путем увеличения числа движущих колесных пар и путем увеличения нагрузок от колесных пар на рельсы. После перехода от четырех спаренных колесных пар к пяти повышение силы тяги шло исключительно по пути повышения нагрузок на рельсы.

Практический опыт позволил установить, что пять движущих колесных пар в одной жесткой раме являются пока пределом. Все попытки увеличения числа колесных пар до шести и тем более до семи были неудачны. При этих попытках встречались большие затруднения при движении в кривых, причем не только из-за трудности размещения в рельсовой колее колесных пар, но и по причине уменьшения сцепления, приводящего к недоиспользованию сцепного веса; также чрезвычайно затруднялась работа спарников. При необходимости увеличения числа движущих колесных пар сверх пяти неизбежен переход к сочлененным, более сложным паровозам.

Переход от паровоза Э^у к ФД (фиг. 16 и 30) был одновременным переходом от нагрузки 17 т к нагрузке 20 т.

Согласно решениям XVII съезда ВКП(б), паровоз ФД стал основной единицей товарного парка на главнейших реконструированных магистралях и, получив на них быстрое распространение, вытеснил с этих магистралей паровозы Э.

Паровозы 1-5-0 СО (фиг. 27) проектировались сперва для нагрузки 17 т. Применение в них конденсационного оборудования повысило нагрузку до 19 т (фиг. 28). Часть паровозов СО, не имеющих такого оборудования, но в которых применена вентиляторная тяга, имеют нагрузку 18 т (фиг. 29). Ту же нагрузку имеют паровозы Коломенского з-да 1-5-0 Л (фиг. 31).

Соответствие между нагрузкой, передаваемой от движущей колесной пары на рельсы, и типом рельсов определяется коэфициентом, представляющим отношение веса погонного метра рельса в килограммах к нагрузке, допускаемой на рельс от движущей колесной пары в тоннах. По подсчетам, наиболее целесообразная величина этого коэфициента заключается в пределах 2,2-2,4. Этот коэфициент и тип рельсов определяют нагрузки на них от движущих колесных пар (табл. 5.).

Колоссальный расход металла и огромные затраты денежных средств диктуют необходимость тщательнейших исследований при выборе типа рельсов, который является одной из важнейших проблем государственного значения. Отсюда понятна важность установления нагрузок на рельсы от колесных пар локомотивов и вагонов.

¹ (Таблица заимствована из книги "Паровозы", Общий курс конструкции и элементы теории, под общей ред. акад. С. П. Сыромятникова и проф. А. А. Чиркова, 1949, стр. 29. )

На сети железных дорог будет продолжена укладка рельсов типов Р 43 и Р 50, а на самых грузонапряженных магистралях - Р 65.

В начале реконструкции нашего железнодорожного транспорта (1930-1931 гг.) за границей было заказано десять пробных паровозов 1-5-1 Т^б и 1-5-2 Т^а с нагрузкой на рельсы 23 т.

Паровозы Т^а и Т^б прибыли в ленинградский порт в октябре 1931 г. и были собраны на Пролетарском паровозоремонтном заводе. Паровозы эти оказались неэкономичными.

Опыт их эксплоатации показал, что от нагрузок колесных пар на рельсы в 23 т целесообразнее было временно воздержаться до соответствующей реконструкции пути. К моменту прибытия этих паровозов в СССР уже был построен первый советский мощный паровоз ФД, значительно более экономичный и по нагрузкам на рельсы удовлетворяющий существующим условиям.

В последующий период быстрое накопление опыта по паровозам ФД позволило с успехом ввести в эксплоатацию большое их количество, благодаря чему был решен важнейший вопрос перевооружения нашего железнодорожного транспорта передовой техникой.

Наряду с указанными достижениями можно отметить и некоторые неудачи.

Паровозы, создаваемые в отрыве от экономических, хозяйственных и технических условий, обычно оказываются нежизненными. Это положение со всей наглядностью подтверждается следующими фактами.

В 1928-1932 гг. существовала группа специалистов, которая вела пропаганду за широкое применение на сети железных дорог СССР паровозов Гаррата. Заказанный по их настоянию в Англии один экземпляр такого паровоза прибыл в СССР в 1932 г. Паровоз Гаррата имел все недостатки, присущие сочлененным и бестендерным паровозам. Но главное в несостоятельности идеи применения этого паровоза заключалось в том, что ее сторонники позабыли, а может быть и не знали тех обстоятельств, которые привели паровоз к столь сложной компоновке. Как известно, увеличение колосниковой решетки требует размещения ее не только над рамой, но и над колесами, что выполнимо только при условии поднятия оси котла на значительную высоту. При невозможности такого расположения котла в условиях низкого габарита размещение широкой топки потребовало удаления из-под нее колесных пар, которые сгруппировались в две обособленные тележки, нагружаемые концами главного строения паровоза. Следовательно, паровоз Гаррата может быть оправдан только в условиях низкого габарита. В СССР, как известно, габарит имеет наибольшую в мире высоту, и потому основная идея паровоза не соответствовала тем условиям, в которых делалась попытка ее применить.

Второй неудачной попыткой являлась постройка паровоза 2-7-2 АА. Паровоз был создан на базе неправильных представлений о перспективах развития народного хозяйства страны. Имея сцепной вес 140 т и мощность 5000 л. с., паровоз не мог соответствовать основным требованиям грузооборота. При выборе семи движущих колесных пар предполагалось этот паровоз противопоставить сочлененным паровозам. В отношении конструкции он был спроектирован также крайне неудачно. Сочетание трех подряд безребордных колесных пар вызвало частые сходы с рельсов на тракционных путях. Сцепной вес недоиспользовался, работа спарников была неудовлетворительной. Несмотря на то, что паровоз был оборудован двумя углеподатчиками, парообразование было неудовлетворительно.