Сельскохозяйственные и промышленные локомобили

Сельскохозяйственные и промышленные локомобили.

Слово «локомобиль» составлено из латинских корней и означает «передвижной». Локомобилями  называются вообще передвижные рабочие двигатели. По роду двигателей локомобили можно разделить на паровые — наиболее старый и распространенный класс локомобилей, и на локомобили с двигателями внутреннего сгорания.

Паровые локомобили^*). Родиной локомобилей является Англия; локомобили, появившиеся здесь в 1840 году, предназначались сначала,  главным образом, для удовлетворения запросов сельского хозяйства, где требуются возможно простые, надежные двигатели легко перемещаемые с одного места на другое. В России локомобили начали строиться около 1875 г. на Людиновском заводе Акционерного Общества Мальцовских заводов.

Основная черта локомобилей, представляющих законченными паросиловые установки, - их удобоподвижность – требует возможного уменьшения общего веса и размеров установки, а также прочной связи всех ее частей в одно целое. Эта задача конструктивно разрешается тем, что наиболее громоздкая и тяжелая часть установки – паровой котел – служит одновременно рамой и фундаментом для расположенной на нем паровой машины; вторым средством для осуществления поставленных требований является устранение тяжелой и механически непрочной обмуровки, путем выбора соответствующего типа котла. Паровой двигатель локомобиля должен быть, таким образом, компактен, достаточно прочен,  чтобы служить рамой для машины, и, наконец, должен экономично работать без обмуровки. Ясно, что этим условиям удовлетворяют только котлы с дымовыми трубками. Ввиду этого локомобиль всегда снабжается котлом с дымовыми трубками; на котле монтируется паровая машина. Иное расположение машины, например, под котлом, является редким исключением. Для удобства передвижения локомобиля котел ставится на колесах, как показано на фиг. 1 и 2, изображающих современный сельскохозяйственный локомотив в выполнении Мальцовского завода. Это – основной тип локомобиля, являющийся родоначальником всех современных локомобилей.

Фиг. 1. Перевозный одноцилиндровый сельскохозяйственный локомобиль насыщенного пара Мальцовского завода.

Указанные ниже преимущества паровых локомобилей скоро были оценены практикой и расширили область применения последних, открыв локомобилям доступ и в стационарные установки в качестве двигателей для разных промышленных производств. Здесь колесный ход является уже ненужным, поэтому промышленные или стационарные локомобили строятся без колес, с ножками или подставками под котлом, которыми последний опирается на фундамент. Типичный пример промышленного локомобиля показан на фиг. 3-5. Вследствие отсутствия экипажа удобоподвижность таких локомобилей уже сильно ограничена, почему применение в ним названия «локомобили» является, строго говоря, неправильным, равно как и самый термин «стационарные локомобили», страдающий внутренним противоречием. Однако, промышленные локомобили представляют собой, по существу, те же сельскохозяйственные локомобили, снятые лишь с экипажа, ввиду чего название «локомобили» сохраняется и за ними. Промышленные локомобили называют также постоянными локомобилями или полулокомобилями.

Фиг. 2. Перевозный сельскохозяйственный локомобиль Мальцевского завода.

Дальнейшее развитие локомобилей, но уже в прямо противоположном направлении – в сторону увеличения их удобоподвижности – привело к локомобилям-самоходам, могущим перемещаться самостоятельно и представляющим переход от локомобиля к тракторам и локомотивам, т. е. уже к транспортирующим двигатель. Общий вид одного из паровых самоходов в выполнении завода Marshall Sons & Co Ltd дан на фигуре 6.

^*) При составлении настоящего очерка использованы, главным образом, материалы, собранные профессором В. И. Гриневецким – лекции по тепловым силовым станциям, диаграммы и таблицы этого отдела в конструкторской библиотеке Московского Высшего Технического Училища, а также брошюра профессора В. И. Гриневецкого «О современных локомобилях», Москва 1906 г.

Фиг 3. – 5.

Фиг. 4.

Вышеупомянутые паровые локомобили снабжены поршневыми паровыми машинами. Были также попытки применять в качестве двигателя и паровую турбину. Однако, благодаря крайней громоздкости передачи на трансмиссию вследствие большого числа оборотов турбины и необходимости, поэтому, пользоваться не везде удобным непосредственным соединением двигателя с динамо или рабочей машиной, а также вследствие низкой экономичности мелких турбин, турболокомобили не получили распространения.

Фиг. 6. Локомобиль-самоход завода Marshall Sons & Co

Паровые локомобили играют в России весьма большую роль, как в потреблении, так и в производстве двигателей, особенно паровых. Это ясно видно из следующих цифр за 1912 год¹⁾.

 

	Промышленные локомобили		Сельскохозяйственные локомобили		Всего
	Тыс. руб.	%	Тыс. руб.	%	Тыс. руб.	%
Русское производство	948	32	316	4	1264	12
Иностранное производство	1998	68	7450	96	9488	88
Всего	2346	100	7766	100	10712	100

¹⁾ В. И. Гриневецкий. Русское производство тепловых двигателей. «Вестник Инженеров», 1915 г., №№ 4 и 5.

 

Главным поставщиком промышленных локомобилей была Германия – 82%; Великобритания дала 7%, Североамериканские Соединенные Штаты – 4%, Австро-Венгрия – 4%, остальные страны – 3%. Ввоз сельскохозяйственных локомобилей распределился по странам следующим образом: Великобритания – 52%, Германии – 40%, Австро-Венгрия – 5%, САСШ – 1%, остальные страны – 2%. В общем ввозе паровых двигателей (во все эти цифры не включены судовые паровые двигатели, паровозы и паровые котлы) за 1912 г. (на 14483 тыс. руб.) ввоз локомобилей составлял 66%, а вывоз всех тепловых двигателей (на 29639 тыс. руб.) – 32%. Доля локомобилей русского производства составляла 46% от общего русского производства паровых двигателей (на 2747 тыс. руб.) и 8% от русского производства всех тепловых двигателей (на 15 590 тыс. руб.). Наконец, в общем потреблении паровых двигателей (на 17 230 тыс. руб.) на локомобили приходилось 62% и 24% — в общем истреблении всех тепловых двигателей. Ввозимые локомобили оплачивались пошлиной в 3 руб. 65 коп. за пуд по общему и 3 руб. 20 коп. по конвенционному тарифу; локомобили же при сложных  молотилках и паровых плугах обложены пошлиной в 75 коп. с пуда. Наибольшим  распространением на русском рынке пользовались локомобили следующих заводов: Россия: Мальцовский завод (около 87% всего русского производства 1912 г.) и Коломенский завод; производство локомобилей на остальных заводах шло нерегулярно и было ничтожно; Великобритания: Ruston, Proctor & Со, Richard Garrett & Sons, Marshall Sons & Co, Clayton & Shuttleworth и др.; Германия: R. Wolf, Н. Lanz (эти два завода являлись передовыми и много сделали для развития локомобилей), Dadenia  и др.

Фиг. 10. Локомобили с керосиновым двигателем, завода Deutz.

Рассмотрим теперь вкратце главнейшие конструкции локомобилей и их эксплуатационные свойства.

Фиг. 7. Одноцилиндровый локомобиль насыщенного пара на ножках,  завода Marshall, Sons & Co.

Вышеуказанное разделение локомобилей на сельскохозяйственные или передвижные и на промышленные или стационарные дает лишь чисто внешний признак — наличие колесного хода иди отсутствие последнего. Почти все заводы строят локомобили сельскохозяйственного типа в двух выполнениях: на колесах и на ножках, причем машина и котел остаются одни и те же в обоих случаях (ср. например, фиг. 2 и фиг. 7).

Более рациональная классификация локомобилей основывается на характере их рабочего процесса, ибо последний кладет резкий отпечаток, как на конструкцию, так и на эксплуатационные качества локомобилей. По характеру рабочего процесса локомобили делятся на локомобили насыщенного и локомобили перегретого пара, с конденсацией и без нее, и, наконец, на локомобили простого и локомобили двойного расширения; сельскохозяйственные локомобили можно, кроме того, разбить еще на два типа: локомобили низкого и локомобили высокого давления. Ввиду этого ниже мы рассмотрим следующие группы локомобилей:

1. Локомобили простого расширения без конденсации насыщенного пара низкого давления.
2. То же, высокого давления.
3. Локомобили простого расширения без конденсации перегретого пара низкого давления.
4. Локомобили двойного расширения без конденсации насыщенного пара низкого давления.
5. Локомобили двойного расширения с конденсацией насыщенного пара низкого давления.
6. Локомобили двойного расширения без конденсации перегретого пара низкого давления.
7. Локомобили двойного расширения с конденсацией перегретого пара низкого давления.
8. Локомобили двойного расширения с конденсацией и двойным перегревом.
9. Локомобили простого расширения с конденсацией перегретого пара с прямоточной машиной Штумпфа и конденсацией.

локомобили I и II группы представляют собой типичные сельскохозяйственные локомобили; при больших мощностях они выполняются иногда в виде двухцилиндровых; локомобили III и IV групп применяются большей частью в стационарных установках, хотя встречаются иногда и в качестве сельскохозяйственных двигателей; локомобили VI—VIII являются типичными промышленными локомобилями; наконец, локомобили V и отчасти IV групп представляют собой устаревший, умирающий тип локомобилей, от постройки которых большинство заводов теперь уже отказалось. Локомобили  группы VIII строятся только заводом R. Wolf и отличаются тем, что пар при выходе из цилиндра высокого давления проходит сначала через второй перегреватель, и уже после такого добавочного перегрева поступает в цилиндр низкого давления. Одноцилиндровые локомобили с конденсацией встречаются крайне редко и строятся лишь немногими заводами, почему мы их и не вводим в нашу классификацию. Наконец, локомобили с прямоточными машинами, выпущенные впервые немецким заводом Badeuia в 1909 году, не успели еще получить широкого распространения.

Паровые котлы локомобилей. Главную часть поверхности нагрева котла локомобиля составляют дымогарные трубки и меньшую дает топочное пространство. По конструкции последнего котлы локомобилей делятся на два класса — английские или паровозные котлы с коробчатой тонкой, фиг. 1, 2 и 7, и немецкие, или так называемые «локомобильные» котлы с жаровой трубой, фиг. 3—5. В обоих типах котлов газы, полученные сжиганием топлива в топке котла, проходят затем сквозь дымогарные трубки в т. н. дымовую коробку котла А (фиг. 1 и 3), из которой выходят в дымовую трубу или боров; у локомобилей с перегревом пара в дымовой коробке располагается перегреватель, как показано на фиг. 3. Отступления от такой конструкции крайне редки.

Внешний диаметр дымогарных трубок берется у английских котлов около 2 ½” у малых и средних немецких котлов чаще всего 60 мм, колеблясь вообще от 2” до 3” при толщине стенок в 3 мм. Дымогарные трубки, выполняемые всегда из железа, располагаются с небольшим подъемом к дымовой коробке для облегчения тяги и закрепляются спереди и сзади в железных трубных решетках обычно при помощи развальцовки. Часть трубок, т. н. анкерные трубки, закрепляется в решетках на резьбе, связывая между собой обе решетки. Укрепление плоских стенок выполняется при помощи анкерных тяг, как видно на фиг. 1, или балов (фиг. 3): в малых и средних котлах немецкого типа специальное укрепление днищ часто совсем отсутствует, ибо достаточная толщина последних и жаровая труба обеспечивают необходимую прочность.

Основное конструктивное различие английских и немецких котлов состоит в том, что последние позволяют вынуть всю жаровую трубу с решетками и дымогарными трубками, для чего передний фланец жаровой трубы и задняя решетка привертываются на болтах к днищам котла, как это видно на фиг. 3—5; отвинтив гайки, легко вынуть вперед всю жаровую часть вместе с топкой, что дает возможность легко и удобно очистить трубки и жаровую трубу от накипи. Жаровые трубы малых немецких котлов делаются гладкими, у более же крупных котлов — обычно волнистыми; при этом котлы очень крупных локомобилей выполняются часто с двумя жаровыми трубами. В смысле удобства очистки английские котлы поэтому сильно уступают немецким, почему, при большом содержании накипеобразователей в питательной воде, лучше применять котлы немецкого типа.

Помимо отмеченного внешнего различия, рассматриваемые два типа котлов довольно сильно отличаются друг от друга и рядом других свойств, благодаря влиянию конструкции на тепловой процесс котла. Существенное различие между немецкими и английскими котлами заключается в том, что последние имеют значительно более просторную топку с большей относительной поверхностью нагрева и площадью колосниковой решетки. В то время, как у немецких котлов поверхность нагрева топки составляет лишь 1/11—1/7 общей поверхности нагрева, у английских котлов эта величина большей частью колеблется от 1/6 до ¼ и отношение Н_k:R поверхности нагрева котла к площади колосниковой решетки составляет для немецких котлов, как видно из таб. I, от 30 до 55 и более для крупных котлов; у английских же котлов топка получается значительно мощнее, ибо Н_k:R держится обычно в пределах от 23 до 32, падая при увеличенных топках даже до 15. Наибольшее влияние на средний коэффициент теплопередачи котла оказывает величина прямой отдачи топки, ибо благодаря лучеиспусканию теплопередача в топочном пространстве идет крайне интенсивно. Ввиду этого, понятно, что английские котлы, обладая относительно большой величиной топки, должны иметь и значительно более высокие средние коэффициенты теплопередачи, т. е. требуют для получения одинаковых температур уходящих газов при равных количествах сжигаемого топлива и избытках воздуха меньшую поверхность нагрева. С другой стороны, большая относительная величина колосниковой решетки у английских котлов дает возможность достигать более значительных напряжений поверхности нагрева D/H_k, что и подтверждается цифрами таблицы 1.

 Далее, часто конструктивные соображения заставляют выполнять корпуса немецких котлов с большим диаметром, чем у английских. Благодаря этому немецкие котлы требуют, при одинаковых поверхностях нагрева и давлениях пара, большей толщины листов. Последнее обстоятельство, в связи с меньшими нагрузками немецких котлов, и приводит к тому, что последние выходят значительно тяжелее и дороже английских, как это ясно видно из сравнения весов в цен, данных в таб. I для локомобилей двойного расширения насыщенного пара; всю разницу в весе и цене локомобилей с английскими и немецкими котлами следует приписать котлу, ибо машины в обоих случаях одинаковы.

Благодаря меньшему относительному водяному объему английских котлов, они быстрее растапливаются, но зато хуже держат  давление, чем немецкие. В смысле устойчивости английские котлы превосходят немецкие, почему для перевозных локомобилей применяются большей частью котлы первого типа, хотя немецкие заводы строят перевозные локомобили и с немецкими котлами, а завод  В. Wolf совершенно не применяет котлов английского типа.

Нормально все локомобили снабжаются простыми колосниковыми решетками для каменного угля; специальные топки для нефти, дров, соломы и ступенчатые решетки для сжигания мелочи и отбросов доставляются заводами лишь по особому требованию. В смысле универсальности топки, т. е. приспособления ее к разным родам топлива, английские котлы несколько превосходят немецкие давая больше свободы при выборе расположения решетки, толщины слоя, устройства, сводов и т. п. Вообще же локомобильные котлы хорошо подходят для сжигания лишь высокоценных, малопламенных топлив; при низкосортном же и длиниопламенном топливе приходится обычно для достижения полного горения устраивать выносные топки. Приблизительные  средние значения основных величин для котлов даны в таб. 1.

Перегреватели выполняются из железных цельнотянутых трубок с внутренним диаметром от ¾” до 3'' (большей частью ¾ - 1 ¼”) при толщине стенок 3—6 мм, и располагаются всегда в дымовой коробке, за дымогарными трубками; только у очень крупных локомобилей с поворотной дымовой камерой перегреватели помещаются в последней, занимая, таким образом, не конечное, а промежуточное расположение относительно поверхности нагрева котла. На фиг. 3 видна конструкция перегревателя Мальцевского завода; пар из котла, пройдя через запорный вентиль, попадает в вертикальную сборную коробку квадратного сечения, в которой закреплены концы трубок перегревателя; по этим   трубкам, расположенным горизонтальными радами, пар переходит  во вторую сборную коробку, перегреваясь на этом пути до нужной t°, и оттуда, наконец, отводится по трубе к машине. Весь перегреватель легко выкатывается на колесах наружу, через заднюю дверцу дымовой коробки.

Перегреватель завода В. Wolf представляет собой змеевик, свернутый спиралью.

Фиг. 8 дает вид дымовой коробки с перегревателем  завода Н. Lanz (задняя стенка дымовой коробки отнята); пар входит здесь в верхнюю сборную коробку и движется по трубкам вниз, навстречу газам, в нижнюю сборную коробку, откуда уже отводится к машине. При расположении дымового патрубка вниз, направления течения газов и пара соответственно изменяются для сохранения противотока.

Температура газов перед перегревателем вследствие конечного его расположения невысока, — обычно 370—450°, и, следовательно, неопасна для перегревателя. Поэтому выключение перегревателей при помощи соответственных задвижек не представляется необходимым. Температура перегрева тогда меняется с нагрузкой котла, повышаясь с ее увеличением.

Перегреватели с регулированием t° перегрева строят завод Ruston, Protcor & Со. Благодаря умеренному перегреву перегреватель имеет здесь меньшую поверхность; регулирование перегрева достигается при помощи заслонки, пропускающей большую или меньшую часть газов мимо перегревателя в дымовой патрубок. Перегреватель работает с противотоков, и совершенно не загораживает дымогарных трубок.

Коэффициент теплопередачи перегревателя колеблется обычно в пределах 20—30 кал/м² 1°, час,  увеличиваясь с   повышением скоростей пара и газов и t° последних. Средние значения относительной величины перегревателей и их напряжения даны в   таб. 1.

Для чистки перегревателей от сажи в золы всеми заводами применяется обдувка струей пара.

Питательные устройства. Основным питательным прибором у всех локомобилей служит скальчатый насос, приводимый в движение у локомобилей без конденсации обычно от эксцентрика, сидящего на коренном валу. У локомобилей с конденсацией движение питательного насоса производится от свалки воздушного насоса при помощи траверса, как видно на фиг. 4—5. Регулирование подачи насоса производится путем припирания всасывающей трубы, или перепуском части воды из напорной линии обратно, в питательный бак. Запасным питательным прибором, располагаемым сбоку котла у фронта, является обычно инжектор; у мелких сельскохозяйственных  локомобилей для этой цели применяется иногда ручной насос, как это видно на фиг. 2.

Фиг. 8. Перегреватель завода H. Lanz.

Все локомобили снабжаются подогревателями для питательной золы, которые бывают двух типов. Сельскохозяйственные локомобили имеют обыкновенно смешивательные подогреватели; часть выхлопного пара вводится здесь или прямо в питательный бак, или же в обратную трубу питательного насоса. Более совершенны поверхностные подогреватели, ибо доступ масла в котел тогда совершенно устраняется. Примитивной формой поверхностного подогревателя является опущенный в питательный бак змеевик, по которому протекает часть выхлопного пара. Современные экономичные локомобили снабжаются почти всегда трубчатыми подогревателями, состоящими из железного корпуса, внутри которого протекает отработавший пар, нагревая питательную воду, прогоняемую насосом в котел по трубкам; последние или развальцовываются своими концами в двух трубных решетках, или же имеют U-образную форму и развальцовываются в одной решетке. У локомобилей с конденсацией такие трубчатые подогреватели включаются всегда перед конденсатором, как показано на фиг. 4.  Смешивающие подогреватели, применимы  лишь у локомобилей без конденсации, обычно подогревают воду до 65—80°С.  Поверхностные же подогревают питательную воду у локомобилей без конденсации обычно до 65—75° а у локомобилей с конденсацией до 35—45°, в зависимости от вакуума. Учитывая неравномерность питания и возможность застоя воздуха в подогревателях, поверхность последних рассчитывают обыкновенно с большим запасом, полагая для нормальной нагрузки коэффициент теплопередачи у локомобилей без конденсации в 600—800 кал./м² 1°, час, что соответствует примерно 600—800 кг/ч питательной воды на 1 м² поверхности нагрева подогревателя, а у локомобилей с конденсацией — 190—380 кал/м² 1°, час и соответственно 200—350 кг/м², час нормального расхода питательной воды.

Подогреватели имеют большое значение, во-первых, предохраняя котлы от температурных напряжений и обусловливаемой ими течи, часто появляющейся при питании холодной водой, а во-вторых — сберегая довольно значительные количества тепла, заключенные в отработавшем паре; у локомобилей без конденсации это сбережение оставляет в среднем около 7%, а у локомобилей с конденсацией — около 4%, увеличиваясь с понижением температуры питательной воды.  

Тяга. Необходимая величина разрежения в дымовой коробке сильно зависит от сопротивления топки, т. е. от свойств топлива и конструкции топки. При  нормальных плоских колосниковых решетках и мелком угле разрешение в топке составляет обычно при употребительных нагрузках колосниковой решетки В/R =  60—100 кг/м², около 4—6 мм водяного столба, а разрежение в дымовой коробке 10—14 мм  водяного столба следовательно, при нормальной нагрузке сопротивление самого котла с перегревателем равно 6—10 мм, водяного столба. Сопротивление котлов у локомобилей насыщенного пара немного меньше.

У перевозных локомобилей, а иногда и у мелких стационарных локомобилей без конденсации необходимое разрежение создается конусом, помещенным внизу дымовой трубы  через конус пропускается выхлопной пар. Подобное устройство показано па фиг. 1—2. Дымовая труба при тяге конусом имеет высоту и 2,5—3 5 м. Стационарные локомобили обычно с вентиляторной или естественной тягой; в последнем случае, при мощностях примерно до 150-200 л. с., дымовая труба выполняется большей частью из железа и ставится на дымовой коробке локомобилей, а при больших мощностях труба помещается уже в стороне и часто делается из бетона или кирпича. Высота трубы подсчитывается по требуемому разрешению; при нормальных каменноугольных топках высота железной дымовой трубы составляет для мелких локомобилей около 15-18 м, увеличиваясь для локомобилей в 300 л. с. примерно до 40 м.

Заканчивая беглый обзор котельной части локомобилей, остается сказать еще несколько слов об ее экономичности. Средние значения коэффициента полезного действия самих котлов и котлов вместе с перегревателями указаны в таб. 1. Для получения коэффициента полезного действия генерации тепла, т. е. коэффициента полезного действия всей котельной установки с подогревателем, средняя температура питательной воды предположена около 10°.

Из рассмотрения условий работы котлов локомобилей выясняется, что с повышением нагрузки увеличение   относительной потери отходящими газами в значительной мере, а иногда и целиком компенсируется уменьшением потерь в окружающую среду; благодаря этому коэффициент полезного действия котлов   локомобилей остаются почти постоянными в   довольно широких пределах изменения нагрузки.

При нормальной нагрузке относительная потеря в окружающую среду колеблется примерно от 15% для мелких котлов, до 7% для крупных; температура уходящих газов при нормальной нагрузке равна в среднем 220—280°, что соответствует потере около 13— 17%, причем большие цифры относятся к мелким и дешевым локомобилям, а меньшие к крупным и экономичным локомобилям, как для локомобилей с перегревателями, так и для локомобилей насыщенного пара.

Машина. При определении мощности локомобилей следует различать следующие понятия. Нормальная мощность N_H — понятие недостаточно определенное в устарелое; ранее нормальная мощность соответствовала примерно экономически наивыгоднейшей нагрузке двигателя и средним условиям ее колебаний, оставляя необходимый запас мощности. Ввиду разнообразия условий нагрузки и коммерческих соотношений, а также вследствие изменения характеристик технической экономичности паровых машин по нагрузке под влиянием расширения пределов рабочего процесса и усовершенствования конструкции, этот термин теперь почти потерял свой смысл и удерживается лишь благодаря известной рутине; рациональной характеристикой мощности является максимальная длительная, или полная мощность N_д, представляющая собой наибольшую мощность, которую локомобиль может развивать неопределенно долгое гремя без ущерба для надежности действия; максимальная кратковременная мощность N_м — предельная мощность, которой позволяет достигнуть парораспределение с сохранением регулируемости числа оборотов; локомобили могут нагружаться до этой мощности лишь на короткие периоды времени — от ½  до 1 часа; при более же длительной работе обнаруживается уже заметное нагревание и износ движущихся частей. Связь между этими тремя ступенями мощности, т. е. средние значения отношений N_д/ N_н и N_м/ N_н даны в таблице 1.

Мощность локомобилей выражается почти всегда в эффективных, или действительных лошадиных силах (э. л. с.), т. е. измеряется на валу машины.

Следует упомянуть еще старый, совершенно уже выходящий из употребления способ определения мощности локомобилей в номинальных лошадиных силах, применяемый еще некоторыми английскими и американскими заводами. Номинальная мощность — понятие весьма неопределенное; 1 номинальная лошадиная сила соответствует обычно 2—3 э. л. с. нормальной мощности, или около 2,5—4 э. л. с. полной мощности.

Стремление к компактности локомобилей к возможному облегчению их веса повело к повышению быстроходности и давлений пара, которые у локомобилей выше, чем у отдельных паровых машин. Следствием увеличения числа оборотов является более короткий ход поршня локомобильных машин, как это видно из величин  S/D₂ данных в таб. 1. В этой же таблице даны средние значения основных конструктивных элементов машин. Характерная для определения размеров цилиндра величина среднего эффективного давления рен при нормальной нагрузке позволяет легко найти и среднее индикаторное давление рін = рен/ηм; для машин двойного расширения даны приведенные средние коэффициенты давления, т. е. отнесенные к площади поршня цилиндра низкого давления.

Как известно, имеем:

Nн = F.S.n/2250 рен F.рен.с/75; где Nн – нормальная мощность э. л. с.; F – площадь поршня в см²; n – число  оборотов в мин; S – ход поршня в м; с – скорость поршня в м/сек; рен – средняя эффективность давления при нормальной нагрузке в кг/см².

Парораспределение у Ц. В. Д. производится большей частью при помощи поршневых золотников, см. фиг. 3, или воротников Ридера; для Ц. Н. Д. часто ставят плоский золотник Трика; плоские золотники часто применяют также у дешевых сельскохозяйственных локомобилей, см. фиг. 1. Завод Н. Lanz снабжает свои локомобили клапанным распределением системы Lentz; машины двойного расширения снабжаются обычно 4 парами клапанов, в новейших же выполнениях завод Н. Lanz применяет лишь 3 пары клапанов, производя выпуск из Ц. В. Д. и впуск в Ц. Н. Д. общими клапанами. Тот же принцип осуществлен теперь и Мальцовским заводом при помощи 3 поршневых золотников (фиг. 3—5). Управление впуском и выпуском у Ц. В. Д. двумя самостоятельными органами дает большую свободу в выборе фаз распределения. Клапанное распределение с 2 клапанами (системы Stumpf) применяется еще заводом Badenia у локомобилей с прямоточными машинами Stumpf‘а.

Регулирование производится у дешевых локомобилей мятием пара, причем иногда устраивается еще приспособление для перестановки отсечки от руки; экономичные же локомобили регулируются путем изменения отсечки, большей частью от плоского регулятора, сидящего на коренном валу машины.

Крупные сельскохозяйственные локомобили простого расширения, насыщенного пара, выполняются часто в виде двухцилиндровых машин. Локомобили двойного расширения строятся большей частью с углом между кривошипом в 90'; некоторыми заводами применяется однако и расположение тандем. Цилиндры локомобилей жестко прикрепляются к котлу, подшипники же коренного вала, жестко связанные с цилиндрами, могут перемещаться относительно котла, чем обеспечивается свобода расширения последнего. Вследствие короткоходности машин отношение длины шатуна к радиусу кривошипа делается у локомобилей большей частью обычного, колеблясь в пределах от 6 до 7. Степень неравномерности у локомобилей сельскохозяйственного типа бывает обычно = 1/30 до 1/40, а у экономичных промышленных около 1/200.

Глубина фундамента для стационарных локомобилей делается большей частью для мелких марок не менее 1,5 м, а для крупных — около 2-2,5 м, но, во всяком случае, фундамент доводится до твердого грунта.

Машинное помещение. При определении размеров помещения для локомобилей с немецкими котлами необходимо обеспечить возможность вынимания жаровой части и перегревателя; для сокращения размеров помещения иногда устраивают с этой целью против локомобиля двери, в которые и выносят при разборке жаровую часть. Минимальные размеры машинного помещения для одного локомобиля при предварительных грубых расчетах можно приблизительно определять по формулам, данным в таб. 1; при установке нескольких локомобилей использование площади помещения улучшается.

Высота машинного помещения достаточна для мелких локомобилей около 3,5 м, для средних — 4—4,5 м, и для крупных — 5—5,5 м находясь, главным образом, в зависимости от расположения подъемного крана (если он имеется) и трансмиссии.

Веса и цены. Ввиду того, что теперешние военные цены крайне неустойчивы и потому нехарактерны, все цены ниже даны для условий мирного времени и относятся к периоду 1911—1914 г. Приблизительные величины для предварительных соображений даны в виде формул в таб. 1. Отсюда видно, что при средних и больших мощностях локомобили с конденсацией оказываются дешевле, чем локомобили без конденсации, а именно для локомобилей насыщенного пара, начиная с полной мощности примерно в 30 э. л. с., а для локомобилей перегретого пара — около 60 э. л. с. Если сравнить цены локомобилей двойного расширения перегретого и насыщенного пара, то локомобили перегретого пара с конденсацией будут уже дешевле, чем локомобили насыщенного вара при мощностях выше примерно 130 э. л. с.; для локомобилей же без конденсации эти цены близки между собой. Подобное уменьшение стоимости более экономичных локомобилей объясняется сбережением на поверхности нагрева, благодаря сокращению расхода пара. Для локомобилей простого расширения насыщенного пара цены и веса даны для передвижных локомобилей; локомобили без колес (на ножках) легче на 12—18% м дешевле на 5—15%. Попудная стоимость локомобилей колеблется в пределах от 9 до 16 руб. за пуд, чаще между 10 и 14 руб. пуд. По указанию профессора В. И. Гриневецкого (Конспект курса тепловых силовых станций; литографир.), стоимость добавочных устройств в %% от стоимости самих локомобилей составляет:

	Локомобили без конденсации, %	Локомобили с конденсацией, %
Фундамент	1-1,5	1-,2
Монтаж	2-3	3-5
Дымовая труба	3-5	3-5
Трубопроводы и баки	1-1,5	2-3

Расход пара и топлива. Техническая экономичность локомобилей возрастает с повышением их мощности. Средние расходы тепла топлива qe на 1 э.с.ч. при нормальной нагрузке даны в таблице II; здесь же приведены удельные расходы нормального донецкого угля (Ве = qe/7000 кг/єсч); для получения расходов остальных топлив следует данные в таблице II значения qe  делить на рабочую теплопроводность топлива. Следует лишь отметить, что расходы топлив сильно зависят от устройства топки; при малоценных топливах (солома, корье) и примитивных топках расходы тепла и топлива будут, конечно, выше, чем указано в таблице.

Для определения нормальных расходов пара можно пользоваться указанными в таблице II средними значениями относительного эффективного коэффициента; удельный расход пара будет:

De = 632/(qe ALo) кг/эсч,

где ALо располагаемое теплопадение в кал/кг, зависящее от пределов рабочего процесса (начальное давление и температура пара и  противодавление).

Одноцилиндровые прямоточные локомобили расходуют примерно столько же пара и топлива, как нормальные локомобили двойного расширения.

При изменениях нагрузки локомобиля удельные расходы тепла (на 1 эсч) топлива тоже изменяются. Для локомобилей перегретого пара изменения удельного расхода топлива (или тепла) на 1 эсч по сравнению с нормальной нагрузкой, принятой за единицу, в среднем таковы:

Нагрузка	1,40	1,25	1,10	1,0	0,75	0,5	0,25	0
Ве и qe, %	+3,5	±0,0	-1,0	±0	+6,5	+20	+60	-

Минимум удельного расхода тепла наступает т. о. между нормальной и полной нагрузками, а именно при нагрузке (1,10-1,15)Nн. При полной нагрузке удельный расход примерно тот же, что и при нормальной. В пределах от холостого хода до нормальной нагрузки Nн часовой расход тепла локомобиля достаточно точно выражается линейным уравнением:

0,20 Qчн + 0,80 qен N кал/час,

где qен – удельный расход тепла при нормальной нагрузке, Qчн = qен Nн – часовой расход тепла при нормальной нагрузке, N – нагрузка локомобилей в элс.

Между нормальной и полной нагрузкой удельный расход тепла qе можно считать приблизительно постоянным и равным удельному расходу при нормальной нагрузке

(qe = const = qen)

Такое явление объясняется, главным образом, тем, что с повышением нагрузки растет перегрев, а следовательно, и экономичность рабочего процесса машины.

Для локомобилей насыщенного пара зависимость удельного расхода qе тепла от нагрузки несколько резче; минимум qe имеет здесь место примерно при нормальной нагрузке, увеличиваясь в  обе стороны от нее. Расход охлаждающей воды для локомобилей с конденсацией рассчитывается обычно на кратность охлаждения около 30, составляя т. о. от 350 до 250 литров на 1 эсч.; в среднем около 180 литров/эсч.

Указанные расходы тепла являются «показными» или «парадными». Для получения расходов тепла или топлива в обычной эксплуатации необходимо сделать еще рабочие прибавки. Расход на растопку составит примерно; при работе

4	6	8	10	15	20	Час/день
25	15	10	8	4	2	%

Прибавок на ухудшение рабочего процесса (вследствие того, что в текущей эксплуатации давление и перегрев пара бывают обычно несколько ниже расчетных, избытка воздуха в топке — больше, а также ввиду загрязнения поверхностей нагрева, разверки распределения, неплотностей и т. п.) и на служебный расход (обдувка котла и перегревателя, продувка в т. п.) составляет по данным профессора В. И. Гриневецкого около 13 %; при пародутьевых топках сюда надо прибавить еще расход пара на дутье. Влияние нагрузки можно   учитывать, как указано выше; а именно, если за  период работы n часов локомобил  выработал Е эсч, то расход тепла топлива за этот период будет:

0,20 Qчн, n + 0,80 qен Е кал.,
а расход топлива
0,20 Qчн/Q n + 0,80 E qеn/Q  кг,

где Q его теплопроизводительность.

Эксплуатационные расходы сильно зависят от местных условий. Ниже указаны некоторые средние значения. Топливо и его стоимость учитывается как только что указало. Смазка. Расход масла сильно зависит от персонала, качеств масла, тщательности выполнения и монтажа и ухода за локомобилями. При собирании отработавшего масла в резервуарах у машины и вторичного его применения после очистки расход масла составляет (г/эсч):

	Цилиндровое	Машинное	Всего
Мелкие	2-3	3-5	5-8
Средние	1-2	1,5-2,5	2,5-4,5
Крупные	0,3-0,6	0,5-1,0	0,8-1,5

Для двухцилиндровых локомобилей расход масла, понятно, больше чем у одноцилиндровых. В среднем расход на смазку, набивку и обтирочный материал при довоенных ценах можно принять:

Полная мощность, элс	10	20	50	100	150	200	300	500
Расход на смазку и обтирочный материал, к/эсч	0,25	0,20	0,16	0,12	0,10	0,09	0,08	0,06

Ремонт. Тио указаниям Barth расход на ремонт локомобилей можно считать при числе рабочих часов в год

1500 – 1,5%
3000 – 2%
8760 – 2,5%

от стоимости локомобилей.

Рабочий персонал. Стоимость персонала целиком зависит от местных условий, а также от свойств топлива, конструкции топки и способа подачи топлива, почему общие цифры указать здесь трудно.

Капитализация — т. е. % % на капитал, на амортизацию, а также страховка и налоги — зависит от коммерческих соотношений; в общем на капитализацию считают от 15 до 20 %.

Достоинствами локомобилей являются: высокая экономичность, даже при малых мощностях, простота и компактность установки, высокая надежность действия — благодаря конструктивной выработанности деталей, хорошему выполнению, являющемуся результатом массового производства, и наглядности установки, — быстрота и простота монтажа, делающие локомобили незаменимым паровым двигателем особенно для временных установок.  В числе недостатков локомобилей следует отметить дороговизну резерва, затруднения с доставкой крупных локомобили в места, удаленные от железнодорожных станций: при отсутствии хороших дорог большой вес крупных локомобилей заставляет иногда совершенно отказываться от их применения; некоторая стесненность при устройстве передачи и выборе основных элементов паровой установки, благодаря неизменному соотношению между мощностью машины и производительностью котла.  Указанные выше преимущества доставили локомобилям широкое распространение в мелких и средних стационарных установках, которое должно в будущем еще расшириться, ибо достоинства локомобилей не всеми еще оценены.

ЛИТЕРАТУРА о паровых локомобилях довольно бедна; наиболее полной и обстоятельной является работа профессора В. И. Гриневецкого «О современных локомобилях» (прибавление к русскому переводу профессора А. И. Сидорова книги Хедера «Паровые машины и парораспределение». Москва, 1906,), дающая не только описания, но и конструктивные данные для расчета всех основных деталей локомобиля. Остальные две работы относительно конструкции локомобилей. Weber, Ban der L. 1871 и Taborsky, Construction und Betrieb der L»., 1889, — очень устарели. — Прочие работы о локомобилях — главным образом журнальные статьи — дают или популярные описания, или результаты испытаний; из них надо отметить: Профессор В. И. Гриневецкий, Отчет по испытанию локомобилей на Бутырском хуторе в 1896 г. (данные для полного расчета мелких сельскохозяйственных локомобилей); Песков и Латышев: Отчет об испытании русских локомобилей в Харькове в 1904 г.; Heilmann, Die Entwicklung der L. vou R. Wolf, Z. d. V. d. J. 1906, стр. 313; France, Die L. auf der Weltausstelinng in Brüsseb, Z. d. V. d. J., 1911, стр. 409; Gutermuth, Leistungaversuche an Wolfschen Heissdampf — L. Z. d. V. d. J., 1805, стр. 189; Е. Josse, Untersuchung einer Dampfkraftanlage mit zweifacher Uberhitung, Z. d. V. d. J., 1905, стр. 1147; Josse, Leistungsversuch an einer Lanzschen Нeissdampf — L. Z. d. V. d. J., 1908, стр. 1472; Gutermuth und Watzingert, Versuch mit einer Heiesdampf — L von R. Woy, Z. d. V. d. J., 1908, стр. 1590.

Фиг. 9 Локомобиль с двигателем внутреннего сгорания зав. Munktell (строятся мощностью в 5—15 л. с.).

Локомобили с двигателями внутреннего сгорания. (См. ХVIII, 31/32) представляют полную установку из двигателя жидкого топлива с резервуаром для охлаждающей воды и необходимыми принадлежностями, монтированную на экипаже. Двигатели применяются как 4-тактные (зав. Deutz, Петтер), так и 2-тактные (Аванс, Болиндер).

Фиг. 10 дает фотографию локомобиля завода Deutz, мощностью от 6—20 л. с., работящего бензолом, спиртом, бензином и керосином; охлаждение — испарительное; расходы топлива на 1 эсч, л. Deutz таковы: бензин 290—350 г, бензол 250—300 г, керосин 360—460 г.

Двухтактные локомобили завода Bolinder, строящиеся для мощностей от 5 до 20 л. с., расходуют (модель в 9 л. с.) 350—365 г/эсч сырой нефти.

Средние значения чисел оборотов, весов и довоенных цен для локомобилей с двигателями внутреннего сгорания таковы:

Ne, эчс	5	10	15	20
n, об/мин	350-400	330-380	250-320	230-300
Вес, пуд.	70-90	120-140	150-230	200-300
Цена, руб.	1200	1800-2200	2300-2800	2800-3500

При выборе локомобилей с двигателями внутреннего сгорания надо иметь ввиду, что для них указываются обычно полные (максимальные длительные) мощности, почему запас мощности у них весьма невелик; поэтому, учитывая возможность перегрузки, такие локомобили следует брать на 80-40% мощнее, чем паровые с одинаковой максимальной длительной мощностью.

В России тракторы с двигателями внутреннего сгорания строит завод Я. В. Мамина (Балаково на Волге).

См. Гюлднер, — «Двигатели внутреннего сгорания»; см. также. «Двигатели внутреннего сгорания на Петроградской выставке 1910 г.».

Л. Рамзин.

табл. I. Средние значения основных элементов паровых локомобилей

табл. II. Парадные расходы тепла, пара и топлива (7000 кал/кг) для паровых локомобилей