Основными размерами внутренних органов парораспределения, под­лежащими определению, являются величины проходных сечений для впуска пара в цилиндр и выпуска из него Величина проходного сечения окна при любом типе внутренних органов парораспределения определяет размеры и самого органа — золотника, клапана и крана.

Размеры паровых окон определяют в большой мере качество рабо­чего процесса в цилиндре машины, а также размеры и стоимость самой машины

Уменьшение по сравнению с необходимым размеров окон, а следо­вательно, и проходных сечений значительно увеличивает скорости пара,

которые в свою очередь сказываются на значительном повышении по­терь от трения и мятия пара. Отдача энергии машиной уменьшается, и ее к. п. д. ухудшается.

Чрезмерно большая величина окон уменьшает скорость пара и вы­зываемые ею потери. Это уменьшение оказывается незначительным, но зато вызывает увеличение размеров самих органов парораспределения, их вес, усиление и утяжеление внешнего парораспределительного меха­низма, увеличение работы сил трения. Кроме того, большие размеры окон и каналов сказываются на увеличении объема вредного про­странства и его поверхностей охлаждения. Все вместе взятое будет ухудшать рабочий процесс машины.

Это указывает, какое большое значение при расчете машины имеет правильный выбор величины скорости втекания пара.

Несмотря на целый ряд проведенных теоретических и эксперимен­тальных исследований, посвященных определению скорости втекания пара, еще не получены конкретные результаты, которые позволяли бы надежно определять скорости пара. Сложность изучения явлений при впуске и выпуске пара заключается в том, что процесс впуска является неустановившимси и осложняется теплообменом пара со стенками и по­терями от трения.

Положение облегчается тем, что огромное количество построенных паровых машин подвергалось исследованиям, которые позволили выявить наиболее совершенные типы машин и установить надежные значения расчетных параметров для определения размеров проходных сечений. Таким параметром является, так называемая, условная скорость пара в проходном сечении окна. Необходимо предупредить, что величина условной скорости пара не дает представления о действительных ско­ростях пара во время впуска и выпуска.

Для определения величин условной скорости пара для машин, при­нятых за образец, а также размеров проходных сечений по принятым значениям параметра используется упрощенное уравнение неразрыв­ности, которое дает правильные результаты только для несжимаемых жидкостей.

Сущность уравнения неразрывности в применении к расчету проход­ных сечений заключается в следующем

Объем, описанный поршнем при его движении со средней скоростью, равен объему пара, поступившего в цилиндр или вышедшего из цилиндра через максимальную величину проходного сечения с условной скоростью протекания.

На этом основании расчетное уравнение для определения необходи­мой величины проходного сечения для впуска пара в цилиндр имеет вид

/шах - См (357)

где /^ах — необходимая максимальная величина сечения для впуска пара в см2;

F—рабочая площадь в см2-,

сср — средняя скорость поршня в м/сек', w* — условная скорость пара во время впуска в MjceK. Такое же уравнение для выпуска пара из цилиндра пишется сле­дующим образом:

/** ftli

где /^*ах — необходимая максимальная величина сечения для выпуска пара в см2;

w**—условная скорость пара во время выпуска в м/сек.

Так как удельный объем отработавшего пара больше, чем свежего, то проходное сечение для пара при выпуске должно быть больше, чем при впуске.

При расчете парораспределительных органов по значениям условной скорости пара при впуске находят необходимую величину открытия окна и масштаб золотниковой или клапанной диаграммы. По условной ско­рости пара при выпуске определяется ширина окна.

В табл. 34 приводятся проверенные практикой значения условных скоростей w* и w***, которые при работе машины на постоянном ре­жиме с небольшой степенью наполнения могут быть увеличены на 15—20°/0. Данные таблицы пригодны для любого типа парораспре­деления.

Таблица 34

Значения условных скоростей пара в паровых окнах при впуске ч выпуске 1 ! Тип паровой машины w* в м/сек да** В М/СЄК ! Машины однократного расширения: Насыщенный пар, цилиндр и крышки не обо­греваются. . ............................................................................................ 35 25 Насыщенный пар, цилиндр и крышки обогре­ваются.......................................................................................... 38 30 Перегретый пар................................................................ •15 35 Машины двукратного расширения — Ц. в. д.: Насыщенный пар, цилиндр и крышки не обо­греваются............................................. ............................................... 35 28 Насыщенный пар, цилиндр и крышки обогре­ваются.. 38 30 Перегретый пар............................................................... 45 35 Машины двукратного расширения ц. н. д.: Цилиндр и крышки не обогреваются............................ 45 35 Цилиндр и крышки обогреваются................................. 50 40 і Л. П. Смирнов, проф.. Теория рабочего процесса в поршневой паро­вой машине, Машгиз, 1951.

В практике проектирования и построения локомобилей известны случаи выбора условной скорости w* для перегретого пара до 70 м{сек, л в некоторых случаях даже выше, однако нужно отметить, что вы­сокие значения условной скорости все же приводят к большим потерям давления в процессе впуска. Падение давления в цилиндре в период впуска в большой мере зависит от величины объема камеры свежего пара в золотниковой или клапанной коробке. Чтобы уменьшить падение давления, объем этой камеры должен быть по возможности большим.

Для сравнения в табл. 35 приведены значения условных скоростей пара для строящихся в настоящее время локомобилей марок СК-125 и СТ-125 при работе с различными нагрузками (по данным Людиновского завода).

Таблица 35

Значения условных скоростей пара в паровых окнах при впуске
и выпуске для локомобилей марок СК-125 и СТ-125

		Наибольшее от-	Условная		Найбільшеє от-	Условная	.
	ирытие окна	сьорость	крытие окна	скорость
! ПОЛНЄНИЯ Sj в °/0	при впуске h'mux в мм	W* В МІСЄК	при выпуске ft 'max в мм	пара при выпусле W** В МІСЄК
J Сто-	Сто-	Сторона	Сторона	Сторона	J Сторона	Сторона	Сторона	Сторона	Сторона
J крышки	вала	крышки	вала	крышки	вала	крышки	вала	крышки	вала
1		Л о	к ом об	иль м	арки СК-125. ц. в. д.
64,5	58,5	18,5	21	30,6	24,1	24	24	23,6	21,6
! 50	46	12,5	15,5	45,3	32,6	24	24	23,6	21,6
35	32,5	7,5	10,5	75,4	48,1	24	24	23,6	21,6
20	20,5	4	7	141,4	73,2	24	24	23,6	21,6
! Ю	12,5	2	5	282,8	101,1	21	24	23,6	21,6
Локо мо б и л ь	м арки	СТ-125	с нормальным і о л о тн и к о м
1 64,5	56,5	18,5	20	42,4	37,3	24	24	32,6	31,1
і 45	38	И	12	71.3	62,3	24	24	32,6	33,3
35	28,5	7,75	9	101,1	82,8	24	23,4	32,6	31,9
25	22	5,5	6,6	142,4	ИЗ	24	21	32,6	35,5
15	13	3,2	4,5	244,8	165,7	24	18,5	32,6	40,3

Определение размеров окон и пере кры ш при золот­никовом парораспределении производится, как уже указыва­лось выше, по формулам (357) и (358).

Паровое окно в плоском зеркале (см. фиг. 149) представляет собой прямоугольник шириной а и длиной Ь. Для уменьшения ході золотника больший размер окна b располагается перпендикулярно направлению движения золотника и выражается в долях диаметра цилиндра:

Ь =- (0,7-г-0,9) D см, где D диаметр цилиндра машины в см.

В машине с цилиндрическим золотником паровые окна прорезаются по внутренней поверхности золотниковой втулки в виде отдельных от­верстий. Длиной парового окна в этом случае является сумма длин отдельных отверстий (обычно прямоугольных со скругленными углами), расположенных по кольцу внутри втулки, которая равна

Ъ = 0,67іїО30Л см, (360)

где 0,67 — коэфициент, учитывающий уменьшение общей длины окон за счет перемычек;

D30Jl — диаметр цилиндрического золотника в см.

Диаметр золотника выбирается в зависимости от величины диаметра цилиндра по следующей формуле:

й30Л = (0,4 0,7) D см. (361)

При любой форме окон их ширина (вдоль перемещений золотника) получается равной

величина же наибольшего открытия окна при впуске пара определится по уравнению

h'

На построенной совмещенной золотниковой диаграмме (см. фиг. 158) можно отметить отрезок FnKu', представляющий максимальное открытие окна. Сопоставляя действительную величину максимального открытия окна йшах м с длиной отрезка FnKu' мм, можно определить масштаб для золотниковой системы диаграммы. Он равен

h'

Fmu

Полученное значение масштаба позволит определить величины экс­центриситета и перекрыш на основании следующих равенств:

г = u's-PFnK м; ек~ІН'Ри> м’>

1К ~ м

и т. д.

Определение размеров клапана основывается на тех же уравнениях (357) и (358).

По формуле (357) находится величина максимального проходного сечения впускного клапана, а по формуле (358) — выпускного.

Размер проходного сечения между клапаном и седлом (фиг. 160, г) определяется по уравнению

f — i-%-dKh cosy см[26], (365)

где I — число опорных поверхностей;

24 Гарькуша и Юшила. 649.

dK— диаметр клапана в см (в многоседельном клапане— средний диа­метр);

h — высота подъема клапана;

•у — угол наклона образующей посадочной поверхности седла в град.

Наибольшая величина проходного сечения между клапаном и сед­лом /шах не должна быть больше проходного сечения /' для пара в седле, загроможденного клапаном, т. е. /шах^/’-

Проходное сечение внутри клапана выражается следующим уравне­нием:

(366)

где К — коэфициент загромождения клапаном сечения седла.

Для односедельного клапана, если стержень клапана не проходит внутри седла, коэфициент загромождения равен К = 1, для двухседельного К = 0,5 - ь - 0,75.

Считая, что /шах = / можно определить допустимую величину макси­мального подъема клапана по уравнению

Подставляя в уравнение (367) значения К, і и угла 7 для различ­ных типов клапанов, можно получить следующие выражения максималь­ного подъема клапана:

1) для односедельного клапана при К = 1 и у = 0

_ .

max — 4 » 2