Gresley konjugiertes Ventilgetriebe - Wikipedia

Das Gresley-konjugierte Ventiltriebgetriebe ist ein Ventiltriebwerk für Dampflokomotiven, das von Sir Nigel Gresley, dem leitenden Maschineningenieur des LNER, mit Unterstützung von Harold Holcroft entworfen wurde. Sie ermöglicht es einer Dreizylinder-Lokomotive, nur mit den beiden Ventiltriebsätzen für die Außenzylinder zu arbeiten, und leitet die Ventilbewegung für den Innenzylinder mit Hilfe von Hebeln ab ("2-zu-1-Hebel" und "Gleicher Hebel"). ^[1] Das Zahnrad ist manchmal als das Gresley-Holcroft Zahnrad bekannt, was die wesentlichen Beiträge von Holcroft zu seiner Entwicklung anerkennt.

Operation [ edit ]

Die New South Wales Government Railways D57, Klasse 4-8-2, mit konjugiertem Gresley-Getriebe vorne unter der Rauchkammer. Der längere 2: 1-Hebel befindet sich auf der rechten Seite der Lokomotive und der kürzere Equal-Hebel auf der linken Seite.

Das konjugierte Gresley-Getriebe ist eine Additionsmaschine, in der sich die Stellung des Ventils für den inneren Zylinder befindet die Summe der Positionen der beiden äußeren Zylinder, jedoch in umgekehrter Richtung. Es kann auch als ein Kipphebel zwischen einem Außenzylinder und dem Innenzylinder gedacht werden, wie es bei 4-Zylinder-Dampflokomotiven üblich ist, der Drehpunkt jedoch durch einen Hebel vom anderen Außenzylinder hin und her bewegt wird.

Wenn wir die Bewegung jedes Ventils durch eine Sinuswelle approximieren, sagen wir, dass die Position eines Ventils in seinem Hin- und Herweg genau proportional zum Sinus des &quot;Fahrerwinkels&quot; ist, sobald wir den Wert eingestellt haben Nullpunkt des Fahrerwinkels an der Position, die es für dieses Ventil haben muss - dann ist die Mathematik einfach. Die Position des Ventils, das am langen Ende des 2-zu-1-Hebels befestigt ist, ist ${ displaystyle scriptstyle sin ; theta}$während die Positionen der anderen beiden Ventile angeblich ${ displaystyle scriptstyle sin ( theta +120 ^ { circ})}$ und ${\displaystyle \sin 19\; <!--\; \; -->(\mathrm{\theta \; <!--\; \theta \; -->}-\; <!--\; -\; -->{120}^{65\; <!--\; \circ \; -->}].\; displaystyle\; scriptstyle\; sin\; (\; theta\; -120\; ^\; \{\; circ\})\}}$. Die Position des kurzen Endes des 2-zu-1-Hebels ist ${ displaystyle scriptstyle - { tfrac {1} {2}} sin theta}$ - es stellt sich heraus, liegt auf halbem Weg zwischen ${\displaystyle \sin \; <!--\; \; -->(\mathrm{\theta \; <!--\; \theta \; -->}+{120}^{<!--\; \circ \; -->}(19659020])\; scriptstyle\; sin\; (\; theta\; +120\; ^\; \{\; circ\})\}}$ und ${ displaystyle scriptstyle sin ( theta -120 ^ { circ} )}$ für einen beliebigen Wert von ${ displaystyle scriptstyle ; ! Theta}$. Ein 1-zu-1-Hebel, der am kurzen Arm des 2-zu-1-Hebels angelenkt ist, wird den Trick erfüllen.

Kurbelwinkel [ edit ]

Lokomotiven mit Gresley-Ventiltrieb müssen die drei Kolben in genau 120-Grad-Intervallen betreiben. (Unterschiedliche Abstände können durch unterschiedliche Hebelproportionen berücksichtigt werden, wenn ein anderer Abstand als 120-120-120 von Vorteil wäre.) Damit die innere Kurbel die voreilende gekoppelte Achse freigibt, den inneren Zylinder einer Lokomotive mit Gresley-Ventil Das Getriebe ist normalerweise höher als die Außenzylinder angeordnet und nach unten geneigt. ^[2] Um einen gleichmäßigen Drehmomentfluss zu gewährleisten, sind die Kurbelwinkel aus gleichem Abstand von 120 Grad versetzt, um den Winkel des Innenzylinders auszugleichen (z. B. 120/113/127) Grad). Der resultierende Zeitpunkt des aus den Zylindern austretenden Dampfstoßes verleiht diesen Dreizylinderlokomotiven immer noch einen regelmäßigen Abgasschlag.

Probleme [ edit ]

Es gab eine Reihe von Problemen mit dem Gresley-Getriebe. Da die Konjugationsvorrichtung am entgegengesetzten Ende der Ventilspindeln von dem Ventilzahnrad montiert war, würde sich die Ventilzeit beeinflussen, da sich die Ventilspindeln mit der Dampfwärme in den Zylindern verlängerten, und das Zahnrad müsste entfernt werden, bevor es war Ventile für Wartungsarbeiten können entfernt werden. ^[3] Die B17-Klasse &quot;Footballer&quot; / &quot;Sandringham&quot; 4-6-0s hat dieses besondere Problem jedoch vermieden, indem sie mit dem konjugierten Getriebe hinter und nicht vor den Zylindern konstruiert wurden. ^[4] Die Hauptschwierigkeit bei diesem Ventiltrieb bestand darin, dass bei hohen Drehzahlen der lange konjugierende Hebel durch Trägheitskräfte verbogen oder &quot;peitschen&quot; war. ^[5] Dies hatte zur Folge, dass der mittlere Zylinder bei einer längeren Abschaltung arbeitet als der Außenzylinder produzieren daher einen überproportionalen Anteil an der Gesamtleistung, was zu einem erhöhten Verschleiß des mittleren Endes führt. Dauerhafter Betrieb mit hoher Geschwindigkeit könnte manchmal dazu führen, dass sich das große Ende so schnell abnutzt, dass der durch das erhöhte Spiel im Lager zum mittleren Kolben gebotene größere Hub ausreichte, um die Enden vom mittleren Zylinder zu stoßen. Dies geschah während des 200 km / h-Laufs von &quot;Silver Fox&quot;. ^[6] Obwohl das Problem in einer friedlichen Umgebung mit regelmäßigen Wartungen und Inspektionen eingedämmt werden konnte, erwies es sich als wenig geeignet für die Härten von starker Lauf und geringer Wartungsaufwand des Zweiten Weltkriegs. Dies führte zu großen Problemen an der Mittelzylinder-Pleuelstange der berühmten A4-Klasse von stromlinienförmigen Pacifics. Viele dieser Lokomotiven waren mit einem Kolben mit reduziertem Durchmesser ausgestattet und hatten den Innenzylinder als vorübergehende Maßnahme. Die LNER-Klasse A4 4468 Mallard erlitt bei ihrem Weltrekordlauf eine Beschädigung des mittleren Zylinders (die dem Fahrer durch den Bruch einer am Lager angebrachten &quot;Stinkbombe&quot;, die bei Überhitzung des Weißmetalls bricht) und wurde zum Hinken gezwungen zurück zu seinem Depot für spätere Reparaturen. Gresleys Nachfolger am LNER, Edward Thompson, kritisierte diesen speziellen Ventiltrieb. ^[7] Neben der Einführung neuer Zweizylinder-Konstruktionen machte er sich daran, Gresley-Lokomotiven mit separaten Walschaerts-Ventiltriebsätzen für jeden Zylinder umzubauen. ^[8] Bei späteren British Railways-Besitzungen löste die Anwendung früherer Werkstattverfahren der Great Western Railway zur genauen Ausrichtung des Ventiltriebs sowie bei der Herstellung und Schmierung des inneren Großlagers die Probleme auf effektive Weise.

USA und Australien [ edit ]

Der dritte Zylinder und das Gresley-Getriebe sind unterhalb der Rauchkammer dieses 4-12-2 sichtbar.

Das konjugierte Ventilgetriebe von Gresley wurde von verwendet Die American Locomotive Company erhielt die Lizenz für die 4-12-2-Lokomotiven, die zwischen 1926 und 1930 für die Union Pacific Railroad gebaut wurden. Dies waren die größten Lokomotiven, die dieses Ventilgetriebe verwendeten. Es wurde auch in Australien für die Victorian Railways S Klasse 4-6-2 von 1928 ^[9] und die New South Wales Government Railways D57 Klasse 4-8-2 von 1929 verwendet. ^[10]

Wie in Großbritannien war der Mechanismus nicht unproblematisch. Einige der Lokomotiven der Union Pacific 9000-Klasse wurden zu einem &quot;Doppel-Walschaerts&quot; -Ventil umgerüstet, während spätere Exemplare mit Rollenlagern für die beweglichen Teile des Gresley-Mechanismus gebaut wurden. In Australien verwendeten spätere VR- und NSWGR-Dreizylinderlokomotivenentwürfe alternative Mechanismen des Gresley-Systems, um den hohen Wartungsaufwand zu überwinden. ^[11][12] Die H-Klasse der Victorian Railways H von 1941 war mit einem deutschen Henschel-Sohn-Ventilgetriebe ausgestattet Dies wurde als überlegen gegenüber dem Gresley-System beurteilt, ^[13] während die D58-Klasse von 1950 in New South Wales ein Zahnstangensystem verwendete, das sich theoretisch als eine Verbesserung gegenüber dem Gresley-System erwies, in der Praxis jedoch noch problematischer war. ^[11]

Siehe auch [ edit ]

Referenzen [ edit

1. ^ Restaurierung von Gresley A4 # 60019 Bittern Geboren am 12. März 2007 im Wayback-Maschinendiagramm von Gresleys und Walschaerts-Ventiltriebsanordnung an einer LNER-A4-Lokomotive - abgerufen am 4. Oktober 2006
2. ^ Öffentliches Rekordbüro Victoria-Foto von Zylindergussteilen für die VR-S-Klasse Die Wayback-Maschine wurde am 4. Oktober 2006 aufgenommen. Beachten Sie die Neigung des mittleren Zylinders.
3. ^ &quot;Locomotive Adventure&quot; Harold Holcroft, Ian Allan. London
4. ^ &quot;Die letzten Dampflokomotiven der British Railways&quot;, Ransome-Wallis, P., Ian Allan, Shepperton, 1966
5. ^ Bill Harveys 60 Jahre Dampf, Harvey, D.W. David und Charles. Newton Abbot, 1986
6. ^ Allen, CJ, &quot;Zwei Millionen Meilen von Zugreisen&quot;, ISBN 0-7110-0298-3
7. ^ (LNER) Enzyklopädie Edward Thompson Seite abgerufen am 1. Oktober 2006
8. ^ (LNER) Enzyklopädie A1 / 1 Seite abgerufen am 1. Oktober 2006
9. ^ AHRS Railway Museum Geschichte: 1900 - 1950 Archiviert am 27. September 2007 in der Wayback-Maschine abgerufen am 1. Oktober 2006
10. ^ australiansteam.com NSW-Seite abgerufen am 1. Oktober 2006
11. ^ ^{a b} Slee, David E. (Januar 2000). &quot;Klassen D57 und D58 - Designunterschiede und Leistungsvergleiche&quot;. Bulletin der Australian Railway Historical Society : 3–19.
12. ^ Oberg, Leon (2007). Lokomotiven von Australien 1854-2007 . Rosenberg Verlag. p. 201. ISBN 1-877058-54-8.
13. ^ Lee, Robert. Die Eisenbahn von Victoria 1854-2004 . Melbourne University Publishing Ltd. p. 165. ISBN 978-0-522-85134-2.

Externe Links [ edit ]