| "Andrey Andreev" | |
|---|---|
| Producción | |
| País de construcción | URSS |
| Fábrica | Edificio de locomotoras Voroshilovgrad |
| Años de construcción | 1934 |
| totales construidos | una |
| Detalles técnicos | |
| fórmula axial | 2-7-2 |
| Longitud de la locomotora de vapor | 20 655mm |
| Diámetro de la rueda del corredor | 760mm |
| Diámetro de la rueda motriz | 1600mm |
| Diámetro de la rueda de apoyo | 1050mm |
| Ancho de vía | 1524mm |
| Peso operativo de la locomotora de vapor. | 208,0 toneladas |
| Peso en vacío de la locomotora | 184,3 toneladas |
| Peso de acoplamiento | 140 toneladas |
| Carga de ejes motrices sobre raíles | 20 toneladas |
| Energía | 3700 litros Con. |
| Fuerza de tracción | 30–32 tf |
| Velocidad de diseño | 70 km/h |
| Presión de vapor en la caldera. | 17 kg/cm² |
| Superficie total de calentamiento por evaporación de la caldera | 448,08 m² |
| Número de tubos de fuego | 139 |
| Número de tubos de llama | 48 |
| Tipo de sobrecalentador | Sistema de tubería ancha Chusov |
| Superficie de calentamiento del sobrecalentador | 174,3 m² |
| Área de rejilla | 12m² |
| Diámetro del cilindro | 740mm |
| carrera del pistón | 810mm |
| Explotación | |
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AA ( Andrei Andreev ) es una locomotora de vapor soviética experimentada . La única locomotora del mundo con siete ejes móviles en un bastidor rígido (que no debe confundirse con las locomotoras articuladas ).
por la década de 1930 en los ferrocarriles soviéticos, los requisitos de tracción y velocidad de los trenes aumentaron significativamente . Las locomotoras de vapor existentes del tipo 0-5-0 ( serie E ) y del tipo 1-5-0 , cuyo peso de acoplamiento no excedía las 85 toneladas, ya no podían hacer frente por completo al aumento del volumen de tráfico. Necesitaban ser reemplazados urgentemente por locomotoras de vapor mucho más potentes.
Diferentes grupos de especialistas ofrecieron diferentes soluciones. Entonces, algunos sugirieron dejar cinco juegos de ruedas motrices en la locomotora y solo aumentar la carga por eje en los rieles , mientras se fortalece la vía del tren . Otros insistieron en mantener la carga de los juegos de ruedas motrices dentro de las 20 toneladas, mientras aumentaban su número. Ambos grupos de especialistas no tuvieron en cuenta que en ese momento los vagones estaban equipados principalmente con un arnés de tornillo ( el enganche automático en los ferrocarriles soviéticos se instalaría masivamente solo a partir de 1934 ), que soportaba una fuerza que no excedía las 20 tf.
Un factor motivador significativo en la creación de la locomotora de vapor soviética del tipo 2-7-2 fue la experiencia de la construcción de locomotoras de vapor alemanas y principalmente norteamericanas, en la creación de locomotoras de vapor con seis ejes móviles en un marco rígido, respectivamente, tipos: 1-6-0 y 2-6-1 .
Los términos de referencia, emitidos en la primavera de 1930, para un proyecto de diseño alternativo de una locomotora soviética de carga de alta velocidad, con más de cinco ejes motrices en un marco rígido, previsto para la carga axial máxima sobre los rieles - 20 toneladas, es decir, lo mismo que para el proyecto de diseño de una locomotora de vapor soviética tipo 1-5-1 (futura FD), lo que complicó significativamente la tarea de los diseñadores. Si para el tipo estadounidense de alta velocidad 2-6-1 con una carga axial de diseño promedio del juego de ruedas motrices en el riel (26,9 toneladas) en 1926, fue posible implementar con éxito las características de tracción y velocidad especificadas, entonces para el versión de diseño soviético de alta velocidad, teniendo en cuenta la carga axial dada: 20 toneladas, el número de ejes motrices tuvo que aumentarse a siete ... Al mismo tiempo, inevitablemente, de acuerdo con las condiciones para garantizar el ajuste en las curvas, el diseño del mecanismo de conducción y el tren de aterrizaje se hizo aún más complicado. Sin embargo, la adquisición de experiencia práctica para resolver un problema técnico tan complejo se consideró conveniente para la joven escuela soviética de construcción de locomotoras, en términos de implementar una caldera de locomotora de tamaño inusualmente grande y un tren de rodaje con siete ejes de acoplamiento - un récord absoluto en el práctica de la construcción mundial de locomotoras.
En 1931, un grupo de jóvenes ingenieros , graduados del MIIT , preparó un borrador de diseño de una locomotora de vapor con una disposición de ruedas de 1-7-2 y una carga sobre los rieles que no excedía las 20 tf del juego de ruedas. En teoría, se suponía que una locomotora de este tipo proporcionaría la máxima capacidad de carga y reduciría significativamente el costo del transporte debido a la posibilidad de usar carbón de baja calidad y negarse a usar locomotoras articuladas. Al mismo tiempo, la carga sobre los rieles que no supera los estándares permitiría el uso de tales locomotoras sin mucho refuerzo de las vías. Las ruedas motrices de la locomotora de vapor con un diámetro de 1550 mm estaban ubicadas en un marco rígido. La masa de acoplamiento de la locomotora era de 140 toneladas, el diámetro del cilindro era de 735 mm y la carrera del pistón era de 812 mm. El área de la parrilla era de 10 m² y la superficie de calentamiento por evaporación de la caldera era de 445 m². Gran parte del trabajo de cálculo en el tren de aterrizaje fue realizado por el ingeniero K. P. Korolev , un futuro gran especialista en el campo de la dinámica de locomotoras, autor de muchos libros.
Los planos de trabajo de la nueva locomotora ya se elaboraron en la planta de locomotoras de Voroshilovgrad , a la que la NKPS le encomendó la fabricación de dos locomotoras de este tipo. Sin embargo, durante el diseño detallado, resultó que al usar la fórmula de rueda 1-7-2, no sería posible soportar las restricciones de peso, por lo que se decidió cambiar al tipo 2-7-2 . Además de cambiar la fórmula de la rueda, el proyecto ha sufrido una serie de otros cambios. En particular, se aumentó el diámetro de los cilindros de 735 a 740 mm, y el área de la parrilla de 10 m² a 12 m². La presión de vapor en la caldera debía ser de 17 kgf/cm². La locomotora de vapor recibió un horno de caldera radial, un marco de barra y un sobrecalentador del sistema Chusov.
La producción de una locomotora de vapor en la planta fue lenta, y en gran parte se debió al hecho de que, al mismo tiempo, la planta dominaba la producción en masa de locomotoras de vapor FD tipo 1-5-1 . Por las mismas razones, se decidió abandonar la fabricación de la segunda locomotora de vapor. La locomotora estuvo lista recién a fines de 1934 . La nueva locomotora recibió la designación de letra AA (en honor a Andrey Andreevich Andreev , quien ocupó el cargo de comisario del pueblo de la NKPS en 1931-1935 ) y la designación completa de la locomotora AA20-1 (20 - la carga de los juegos de ruedas motrices sobre los rieles en toneladas).
La locomotora de vapor AA fue la primera y única locomotora en la historia mundial con siete ejes móviles en un marco rígido. La caldera de vapor de locomotora fue una de las calderas de vapor de locomotora más grandes de Europa . Debido al gran tamaño de la locomotora, se tomaron una serie de medidas para mejorar el ajuste de la locomotora en las curvas. En particular, el bogie delantero tenía la capacidad de desviarse del eje longitudinal de la locomotora dentro de ± 145 mm (en los puntos extremos), el bogie trasero, dentro de ± 265 mm. El recorrido del primer y segundo juegos de ruedas fue de ± 27 mm, el séptimo fue de ± 35 mm. Además, no había crestas en las ruedas del tercer, cuarto y quinto par, y el ancho de sus neumáticos era de 175 mm.
Además, la locomotora se distinguió por el sistema original de transmisión de potencia desde el vástago del pistón de la máquina de vapor hasta los juegos de ruedas motrices. Por lo tanto, en una locomotora de vapor común, la fuerza de tracción se transmite a uno de los ejes (el juego de ruedas motrices) y desde él, a través de la barra de tiro, directamente a todos los demás ejes motrices. En la locomotora de vapor AA, la fuerza de tracción se transmitía al cuarto eje motriz, y desde este la fuerza de tracción se transmitía directamente a los primeros tres ejes de acoplamiento. Además, con una barra de tiro especial, este eje se conectaba al quinto par de ruedas, y el sexto y el séptimo se ponían en movimiento directamente desde el quinto eje motriz.
Caldera. Una caldera "completa" altamente desarrollada, en términos de sus parámetros, está cerca de la caldera de una locomotora de vapor estadounidense del tipo 2-6-1 y proporciona la implementación de la capacidad de diseño de 3500 litros en exceso. Con.;
Máquina de vapor. Bicilíndrico de expansión simple con diámetro de 740 mm y carrera de 810 mm, distribución de vapor Walschart. Las bobinas están fabricadas con contravarillas, el diámetro de la bobina es de 330 mm, el recorrido máximo de la bobina es de 198 mm, la superposición de admisión es de 50 mm, la superposición de escape es de 0 mm. Preentrada lineal - 8 mm. Los pistones están equipados con anillos de sellado Shtarev y están hechos con contrabielas.
El gran peso de las partes móviles de la máquina (barra de tracción - 730 kgf, pistón, biela y cruceta - 1127 kgf), así como la alta velocidad de diseño de la locomotora (90 km/h), requería un cuidadoso equilibrio de todos los elementos giratorios. partes, así como la parte necesaria del peso alternativo. El balance de la inercia de las fuerzas horizontales de las masas en movimiento de traslación ascendió realmente a 57,77 %, la amplitud de contracción fue de 4,32 mm, el balance de los momentos de influencia fue de 36,5 %, la amplitud de oscilación fue de 0,00032. Los cálculos del pasaporte dinámico mostraron que el impacto dinámico de la locomotora sobre el riel no va más allá de los límites permisibles. A la velocidad máxima (de diseño), el coeficiente dinámico del eje motor y otros ejes motores (acoplados) corresponde a valores de 1,5 a 1,6. Sin embargo, esta locomotora no cumplía con todos los requisitos de funcionamiento, especialmente en lo que se refiere a encajar en las curvas.
Mecanismo de conducción. Para reducir el diámetro del rodillo (vástago del pistón), la cruceta se duplica. La parte trasera, la cruceta principal, tiene varios niveles (tipo Pennsylvania), conectada a la barra de tiro principal. Delantero: una cruceta adicional que se desliza en el paralelo menor proporciona guía y conexión adicionales al vástago del pistón. Sin una cruceta adicional, el diámetro del rodillo, en las condiciones de flexión longitudinal, tendría que aumentar significativamente, lo que a su vez conduciría a un aumento del peso de las partes alternativas y al deterioro de las condiciones de funcionamiento de el prensaestopas en la tapa del cilindro trasero. Para garantizar el correcto funcionamiento de las barras de tiro durante el movimiento lateral de los ejes durante el paso de la locomotora de vapor en las curvas: las barras de tiro de acoplamiento 1 y 2 están interconectadas por medio de rodillos verticales y horizontales; Los rodamientos de bolas están instalados en los pasadores de los ejes de acoplamiento 1 y 2, lo que permite girar las barras de tiro. Todas las lanzas están fabricadas con cabezales redondos equipados con casquillos flotantes adaptados a la lubricación tanto sólida como líquida. El cuello central de la muñequilla del 4° eje motor está conectado por gemelos con las muñequillas del 3°, 2° y 1° eje motor únicamente. Las bielas del 6° y 7° eje motor están acopladas a las bielas del 5° eje motor, las cuales tienen pasadores de doble cuello (similares a los pasadores del 4° eje motor). Los cuellos centrales de las muñequillas del 5.° eje motor están conectados por gemelos con las muñequillas del 4.° y 6.° eje motor, y los cuellos principales de las muñequillas del 5.° eje están conectados a los pasadores principales del 4.° eje impulsor. eje por una barra de tiro especial, llamada tándem. El timón tándem facilita en gran medida las condiciones de trabajo del perno guía, ya que al dedo guía solo se transmite una parte de la fuerza que actúa a lo largo de la biela, que es necesaria para la rotación de los ejes 4º, 3º, 2º y 1º, mientras que el otra parte de la fuerza que actúa a lo largo de la biela, se transmite a través de su cabeza de manivela en forma de horquilla, a través de un manguito de acero escalonado presionado en sus mejillas, directamente a la cabeza delantera de la barra de tiro en tándem, para la rotación del 5º (tándem de conducción). eje), 6º y 7º ejes motrices. La cabeza delantera de la barra de tiro en tándem entra en la cabeza del cigüeñal en forma de horquilla de la biela y gira en la parte media del casquillo de acero escalonado, presiona con sus partes extremas en las mejillas de la cabeza de la biela y se coloca, junto con el buje de bronce “flotante” colocado en el mismo, sobre el bulón del 4º eje motriz.
El mecanismo de distribución de vapor del sistema Walshart. La instalación de contramanivelas en el 5º eje motriz provocó un aumento significativo en la longitud del carretel, para evitar que se doblara, se instaló un buje guía intermedio de bronce. Además, el diseño del mecanismo de distribución de vapor externo se ha vuelto más complicado, debido a la necesidad de introducir un empuje intermedio al enlace y un balancín adicional, con la formación del llamado "tandem-link" para acortar el empuje excéntrico y reducir el nivel de su vibración durante el funcionamiento de la locomotora de vapor.
La tripulación de la locomotora:
Marco principal. De tipo barra, pero a diferencia de la locomotora de vapor de la serie FD, sus paneles laterales no son laminados, sino fundidos. debido a la falta de alquiler del tamaño requerido. Dispositivos que aseguran el movimiento y el encaje de la locomotora en las curvas: Bogie delantero de 2 ejes (corredor). Consta de dos equilibradores longitudinales, formando en los extremos de las cajas de grasa los muñones de los ejes. El espacio interior de cada equilibrador incluye dos resortes, que descansan en los extremos sobre el cuerpo del equilibrador. Un marco móvil descansa en la parte media de cada resorte con sus protuberancias-soportes, en cuya parte media se atornilla un marco de soporte: la placa de rodillos inferior, que tiene cuatro planos inclinados ubicados en pares, a cada lado del medio de el bogie Los rodillos cilíndricos derecho e izquierdo pueden rodar sobre el correspondiente par de planos inclinados de la placa de rodillos inferior. El plato de rodillos superior, en su parte superior, tiene un rebaje semiesférico, en el cual se encuentra un pivote móvil, el cual está incluido en la guía adosada a la parte inferior de la fundición del bloque de cilindros. La carga de peso se transfiere secuencialmente: al perno rey, a la placa de rodillos superior, a los rodillos, a la placa de rodillos inferior, al marco móvil y a través de sus soportes, a resortes, balanceadores, cajas de grasa, muñones de eje. El uso de planos de apoyo inclinados y rodillos como dispositivo de recuperación asegura los límites de la flecha lateral del bogie (±145 mm) con una fuerza de recuperación de 8250 kG. El sistema de conducción (acoplamiento) juegos de ruedas. Los movimientos laterales de los ejes motrices: 1º (±27 mm) y 2º (±27 mm) - son proporcionados por la presencia de espacios entre las cajas de grasa y las carcasas. Ejes motrices: 3º, 4º y 5º son rígidos, pero sin bridas con un ancho de vendaje de 175 mm; 6º eje - bridado, rígido. El movimiento lateral del 7º eje motriz (±35 mm) está garantizado por la presencia de espacios entre las cajas de grasa y las carcasas, y además, las cajas de grasa del 7º eje están conectadas a los resortes por dos pares de suspensiones de tipo pendular. , que al ser un dispositivo de restauración crean una fuerza de restauración variable, de 1500 a 3000 kGs, dependiendo de la magnitud del movimiento transversal del 7º eje. El dispositivo de retorno del 7º eje motriz proporciona condiciones favorables para el movimiento de la locomotora en marcha atrás y aumenta la resistencia al "bamboleo". Carro de apoyo trasero del sistema "Bissel de 2 ejes". Es estructuralmente similar al bogie de las locomotoras de vapor de tipo 1-5-2, serie Та y tipo 1-4-2 de la serie IS, ubicado debajo de la parte del horno de la caldera, equipado con un dispositivo de retorno basculante que crea un constante fuerza de retorno de 1600 kgf, el mínimo requerido cuando la locomotora de vapor se mueve en reversa, sin un deterioro significativo en las condiciones del curso de avance, proporciona desviaciones laterales (± 265 mm). Desplazamiento lateral del 1er eje (±35 mm). El dispositivo de retorno del balancín incluye una especie de sectores con dos puntos de anclaje inferiores. Suspensión de resorte de una locomotora de vapor. Hecho de acuerdo con el esquema de tres grupos separados ubicados en tres puntos. El 1er grupo separado incluye los resortes del bogie delantero, y los resortes de los ejes de enganche 1°, 2°, 3° y 4°, balanceados entre sí por balanceadores longitudinales, dando un punto; Los equilibradores transversales del 1er grupo son: pasador de bolas y plato de rodillos superior del bogie delantero. Los grupos de suspensión de muelles separados 2º y 3º están formados, respectivamente, por los muelles de los lados derecho e izquierdo de los ejes motrices 5º, 6º, 7º y los ejes portantes del bogie trasero, conectados a cada lado por equilibradores longitudinales. Este esquema de suspensión por resorte proporciona un sistema estáticamente determinado. a pesar de la mayor presión sobre el eje en comparación con la locomotora de vapor de la serie E (20 toneladas frente a 16 toneladas). la carga estática sobre los resortes de una locomotora a vapor del tipo 2-7-2 supera ligeramente la carga estática sobre los resortes de una locomotora a vapor de la serie E (7700 kgf frente a 6770), debido al hecho de que se supera la presión axial debido al peso de los juegos de ruedas y piezas colgadas en ellos. Para reducir el impacto dinámico en la pista, la rigidez de los resortes del cuarto eje delantero se reduce a 82 kg / mm; la rigidez de los resortes de los restantes ejes de acoplamiento es de 97 kg/mm. Sistema de frenos. La locomotora está equipada con un sistema de freno Kazantsev. Teniendo en cuenta las grandes desviaciones transversales (carreras) de los ejes, solo los ejes 3, 4, 5 y 6, así como el ténder de 6 ejes, están sujetos a frenado. [una]La evaluación de la locomotora de vapor AA20-1 es ambigua. L. B. Yanush es el más categórico en sus juicios en su libro “Locomotoras de vapor rusas durante 50 años” de 1950. La máquina debe su aparición al impulso creativo de jóvenes diseñadores soviéticos que buscaban crear una máquina capaz de aumentar la capacidad de carga y reducir el costo del transporte en las principales carreteras ante una serie de restricciones técnicas. A partir de 1934, la única sección de la red de carreteras de la URSS donde la locomotora de vapor AA-20 podía competir con la locomotora de vapor FD era la sección de transporte de carbón extremadamente pesada "Krasny Liman - Osnova (Kharkov)". La reconstrucción técnica de esta sección se realizó en su totalidad: rieles pesados tipo II-a sobre balasto de piedra triturada, el ancho del prisma del terraplén está diseñado para colocar un segundo par de vías, curvas de radio suavizado, desvíos alargados, bloqueo automático. Sin embargo, para ello fue necesario poner en funcionamiento al menos diez locomotoras de este tipo. No fue necesario un cambio de sentido para esta locomotora; al conducir "tubo de regreso", la vista no era mucho peor. Los edificios de locomotoras con ventilador eran cortos tanto para AA como para FD, por lo que en 1936 se pusieron en funcionamiento edificios de locomotoras rectangulares estándar, adecuados tanto para FD como para AA. En términos de densidad de tráfico, a partir de 1936, esta sección ocupó el primer lugar en la red de carreteras de la URSS: 28 pares de trenes pesados directos por día. Las locomotoras de vapor FD en esta sección se operaron de manera más intensiva y literalmente al límite de sus capacidades.
El 1 de enero de 1935, la locomotora fue enviada a Moscú. En una subida de 10 ‰, una locomotora de vapor con una masa de tren de 2800 toneladas desarrolló una velocidad de 40 km/h. La potencia de la locomotora alcanzó los 3700 litros. s., fuerza de tracción al arrancar - hasta 32.000 kgf. Sin embargo, durante la operación, se identificaron una serie de fallas de diseño en la locomotora, en particular, en el sistema de distribución de vapor.
Una fuente separada de problemas fue el enorme tamaño de la locomotora. A pesar de los importantes arranques en los bogies y juegos de ruedas, la locomotora no entró bien en las curvas, volcó las vías y descarriló en los cambios. Además, la colosal máquina no cabía en los círculos de giro y en los puestos de los depósitos de locomotoras .
Por estas razones, en 1935, la locomotora solo realizó algunos viajes de prueba, después de lo cual finalmente se retiró del servicio de trenes. Durante los siguientes 25 años, la locomotora inactiva permaneció "debajo de la cerca" hasta que se cortó en chatarra en 1960 .
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