رسومات قاطرة. تدريب على الطاولة
الترتيب العام ومبدأ تشغيل القاطرة البخارية
تتكون القاطرة البخارية من الأجزاء الرئيسية التالية (انظر الشكل 4 أ): غلاية بخارية 2 ، محرك بخاري 3 ، آلية كرنك 4 ، هيكل سفلي.
تم تصميم المرجل البخاري للقاطرة البخارية لتحويل الطاقة الكيميائية الداخلية للوقود (الفحم) إلى طاقة حرارية للبخار. يتكون من ثلاثة أجزاء رئيسية: الفرن 1 ، الجزء الأسطواني من المرجل 2 وصندوق الدخان 7. في الجزء السفلي من الفرن 1 يوجد شبكة 8 يتم من خلالها الهواء اللازم لاحتراق (أكسدة) الوقود يدخل الفرن. يحتوي الجزء المركزي من الفرن على صفين من الجدران - الخارجي والداخلي. يشكل الصف الخارجي من الجدران الغلاف 9 للفرن ، ويشكل الصف الداخلي ، المبطن بالطوب المقاوم للحرارة ، صندوق النار 10. كلا الصفين من الجدران مترابطان ببعضهما البعض بواسطة روابط. في الجدران الخلفية للفرن ، يتم عمل ثقب لولبي 11 ، يتم من خلاله إلقاء الفحم على الشبكة. الجدار الأمامي للفرن عبارة عن صفيحة أنبوبية 12.
الجزء الأسطواني من المرجل مصنوع من صفائح فولاذية. يحتوي على 13 حريقًا للدخان وأنابيب اللهب 14 ، والتي تمر من خلالها الغازات من الفرن إلى صندوق الدخان 7. في أنابيب اللهب 14 ، يتم تثبيت عناصر التسخين الإضافي. تمتلئ المساحة الكاملة للغلاية حول أنابيب الدخان واللهب بالماء.
عند أعلى نقطة في الجزء الأسطواني من الغلاية 2. يوجد جهاز بخار جاف 15. يتم تثبيت أنبوب 16 في الجزء العلوي من صندوق الدخان 7 ، يتم من خلاله إزالة غازات العادم.
الشكل 4 مخطط الجهاز العام ومبدأ تشغيل القاطرة البخارية:
1 - صندوق النار 2 - المراجل البخارية؛ 3 - محرك بخاري 4 - آلية الكرنك ؛ 5 - عجلات القيادة ؛ 6 - كابينة السائق ؛ 7 - صندوق الدخان ؛ 8 - صر 9 - غلاف الفرن. 10 - صندوق النار 11 - ثقب المسمار. 12 - ورقة أنبوب ؛ 13 - أنابيب الدخان 14 - أنابيب اللهب. 15 - باخرة جافة 16 - أنابيب غازات العادم ؛ 17 - منزلق 18 - إطار 19 - تشغيل العجلات ؛ 20 - عجلات الدعم ؛ 21 - العطاء
المحرك البخاري 3 قاطرة بخارية تتكون من اسطوانة ومكبس وقضيب. قضيب المكبس للمحرك البخاري متصل بالمنزلق 17 ، والذي من خلاله تنتقل الطاقة الميكانيكية إلى آلية الكرنك 4.
يتكون طاقم القاطرة من سائق الكابينة (الكابينة) 6 ، والإطار 18 ، والعجلات ذات الصناديق المحورية ونظام التعليق الزنبركي. تؤدي مجموعة عجلات القاطرة البخارية وظائف مختلفة ، وبناءً على ذلك ، يُطلق عليها: الجري 19 ، وقيادة 5 ، ودعم 20.
جزء لا يتجزأ ، وإن كان مستقلاً ، من القاطرة البخارية الرئيسية هو العطاء 21 ، والذي يحتوي على الوقود والماء ومواد التشحيم ، فضلاً عن آلية تغذية الفحم.
يعتمد مبدأ تشغيل القاطرة البخارية على ما يلي (انظر الشكل 4 ، ب). يتم توفير الوقود من خلال آلية تغذية الفحم من العطاء 21 عبر فتحة اللولب 11 إلى الشبكة 8 لصندوق النار بالفرن.
يتفاعل كربون وهيدروجين الوقود مع أكسجين الهواء الذي يدخل الفرن عبر الشبكة 8 - عملية احتراق الوقود جارية. نتيجة لذلك ، يتم تحويل الطاقة الكيميائية الداخلية للوقود (ICE) إلى طاقة حرارية (TE) تحملها الغازات.
الغازات التي تتراوح درجة حرارتها بين 1000 و 1600 درجة مئوية تمر عبر اللهب وأنابيب الدخان وتسخن جدرانها. يتم نقل الحرارة من جدران الفرن والأنابيب إلى الماء. نتيجة لتسخين المياه ، يتكون البخار ، والذي يتم تجميعه في الجزء العلوي من الجزء الأسطواني من المرجل. من البخار الجاف 15 من الغلاية ، يدخل البخار ، بضغط 1.5 ميجا باسكال (15 كجم / سم 2) ودرجة حرارة حوالي 220 درجة مئوية ، إلى المحرك البخاري 3 (انظر الشكل 4 ، أ).
في المحرك البخاري ، يتم تحويل الطاقة البخارية إلى طاقة ميكانيكية (ME) للحركة الانتقالية للمكبس (انظر الشكل 4 ب). علاوة على ذلك ، من خلال القضيب والمنزلق ، يتم نقل الطاقة إلى آلية الكرنك ، حيث يتم تحويلها إلى عزم الدوران M · k ، الذي يدفع مجموعات العجلات الدافعة للقاطرة البخارية. عندما تتفاعل العجلات مع القضبان ، يتحقق عزم الدوران M k في القوة F k (القوة الدافعة) ، والتي تضمن حركة القاطرة.
تتميز القاطرات البخارية ، أولاً وقبل كل شيء ، ببساطتها في التصميم ، وبالتالي الموثوقية العالية في التشغيل ، فضلاً عن استهلاك أرخص أنواع الوقود (الفحم ، الخث ، إلخ). ومع ذلك ، فإن هذا النوع من القاطرات له عدد من العيوب الخطيرة ، والتي حددت مسبقًا استبداله بأنواع أخرى من الجر: كفاءة منخفضة جدًا للقاطرة ، كثافة عمالية عالية لعمل طاقم القاطرة ، خاصة عند إزالة الخبث من الفرن ، ارتفاع تكلفة الصيانة والإصلاح الحالية للغلاية فيما يتعلق بتكاليف التصنيع وتشغيل قاطرة بخارية ، مسافة صغيرة (100 - 150 كم) دون تجديد احتياطي الفحم وما يصل إلى 70-80 كم - بدون مجموعة من المياه.
ما أسباب قلة كفاءة القاطرات البخارية؟ نسرد الطرق الرئيسية لفقدان الطاقة في الغلاية البخارية لقاطرة بخارية عاملة:
جزء من الفحم (القطع الصغيرة) ، الذي يدخل الفرن ، لا يحترق ، ولكنه يسقط من خلال الشبكة أو ، مع الغازات عبر الأنبوب ، يتم إطلاقها في الغلاف الجوي ؛
خسائر كبيرة في الطاقة الحرارية أثناء تفاعل سطح المرجل والهواء المحيط ، خاصة في فصل الشتاء ؛
من الغازات الخارجة من الأنبوب ، والتي لها درجة حرارة عالية بدرجة كافية (حوالي 400 درجة مئوية |.
لزيادة كفاءة عملية نقل الحرارة من الغازات إلى الماء في الغلاية ، سيكون من الضروري زيادة طول أنابيب اللهب والغلاية عدة مرات ، وهو أمر مستحيل من حيث المبدأ بسبب قيود الوزن والحجم للقاطرة . لهذه الأسباب ، يذهب 50-60٪ فقط من الطاقة الكيميائية الداخلية للوقود إلى تكوين البخار وتسخينه في غلاية القاطرة. وبالتالي ، فإن كفاءة الفرن والغلاية معًا هي 50-60٪ (انظر الشكل 4 ب).
وأخيرًا ، فإن العيب الأساسي للمحركات البخارية للقاطرات البخارية هو الاستحالة البناءة للحصول على كفاءتها بأكثر من 15 - 20٪. Steam ، القيام بالعمل ، أي عند تحريك المكبس ، يجب أن يتمدد في الحجم حتى يتساوى ضغطه مع الضغط الجوي. للقيام بذلك ، من الضروري زيادة شوط العمل للمكبس في الأسطوانة بشكل متكرر ، وهو أمر يستحيل القيام به في ظل ظروف قيود الوزن والحجم للقاطرة. على القاطرات البخارية المحلية ، كان من الممكن بالفعل تحقيق قيم كفاءة محرك بخاري تتراوح بين 12 و 14٪.
بشكل عام ، يمكن أن تكون كفاءة القاطرة البخارية ، المحددة من خلال منتج كفاءة العناصر الفردية لسلسلة الطاقة ، من 5 إلى 7 ٪ ، أي من بين كل 100 طن من الفحم ، يذهب 5-7 أطنان فقط لخلق قوة دافعة ، والباقي يضيع بشكل لا رجعة فيه (يذهب للتدفئة ويلوث البيئة).
ما هي طرق تحسين كفاءة جر القاطرة؟
الأول. إذا تم دمج غلايات القاطرات البخارية الفردية ووضعها على الأرض ، يتم عزلها حرارياً عن البيئة (بناء مبنى) ، ويزداد ضغط البخار في الغلايات بشكل كبير ، ويتم استبدال المحرك البخاري بمحرك أكثر اقتصادا ، على سبيل المثال ، توربينات بخارية ، يتم نقل طاقتها إلى مولد كهربائي ، ثم في النتيجة هي محطة طاقة حرارية. منه ، يمكن نقل الطاقة الكهربائية إلى القاطرات عن طريق تزويد مجموعات عجلاتها بمحركات كهربائية. وهكذا نشأت فكرة استخدام القاطرات الكهربائية للجر - القاطرات الكهربائية.
ثانيا. إذا تم وضع محرك احتراق داخلي على قاطرة بدلاً من محطة طاقة بخارية للاحتراق الخارجي (غلاية ومحرك بخاري) ، فسيتم الحصول على قاطرة ديزل ؛ إذا كان محرك التوربينات الغازية عبارة عن قاطرة توربينية غازية ؛ مفاعل نووي - قاطرة نووية.
والثالث. إذا استبدلنا المحرك البخاري وآلية الكرنك على قاطرة بخارية بمولد توربيني (توربين بخاري ومولد كهربائي) وقمنا بتزويد مجموعات العجلات بمحركات كهربائية ، فسوف تنشأ قاطرة عنفة بخارية.
سيتم مناقشة الهيكل العام ومبادئ تشغيل أنواع القاطرات المذكورة أعلاه في الفقرات التالية.
أقدم انتباهكم إلى قاطرة البخار الثالثة الخاصة بي IS-20
مقياس - 1:25
طول الموديل 70 سم
العرض 11.5 سم تقريبًا
الارتفاع حوالي 20 سم
قاطرة بخارية بوزن 3 كيلو
المواد:
عجلات - طباعة ثلاثية الأبعاد (بلاستيك)
ربط قضبان وعناصر ذات أشكال هندسية معقدة - مساطر خشبية
كل شيء آخر - ورقة PVC بسمك 1-6 مم
استغرق العمل كله حوالي 5 أشهر.
تكنولوجيا:
كل شيء موصوف بأقصى قدر من التفصيل في قصة خيالية: http://karopka.ru/forum/forum191/topic20819/
أولاً ، تم بناء نموذج ثلاثي الأبعاد ، ثم تم قص العناصر وفقًا للرسومات المستلمة.
الأدوات - حفر Dremel ، Jigsaw Prokson
لم أكن مرتبطا بسيارة معينة ، أمامك صورة جماعية لهذه القاطرة بعد الإصدار 20-1
بلد بناء اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ؛
سنوات البناء 1932 - 1942
المصانع: Kolomensky ، Voroshilovgradsky
فترة العملية 1933 - 1972
مجموع الوحدات المبنية 649 وحدة
سرعة التصميم 115 كم / ساعة
القاطرة بطول 16365 مم
وزن التشغيل للقاطرة البخارية 133 - 136 طن
قوة 2500 - 3200 حصان
قوة سحب تصل إلى 15400 كجم
قصة:
بحلول الثلاثينيات على السكك الحديدية السوفيتية ، كان من الضروري زيادة سرعة قطارات الركاب بشكل كبير. قاطرة بخارية Su ذات سرعتها القصوى 125 كم / ساعة وقوة 1500 حصان. لم يعد بإمكانه تلبية هذه المتطلبات. تم تطوير قاطرة الركاب الرئيسية من النوع 1-4-2 بواسطة مكتب تصميم القاطرات المركزي (CLPB) في عام 1932. وفي وقت إنشائها ، كانت أقوى قاطرة بخارية للركاب في أوروبا. الفائز بالجائزة الكبرى في المعرض العالمي بباريس (1937). أقوى وأقوى قاطرة بخارية للركاب في تاريخ بناء القاطرة البخارية السوفيتية. كانت إحدى سمات القاطرة هي توحيد كبير في العديد من التفاصيل مع قاطرة الشحن FD.
عند تصميم هذا النموذج ، تم استخدام أحدث التقنيات المستخدمة في ذلك الوقت في المبنى المتحرك. أثناء التطوير ، تمكن المصممون K. Sushkin و L. Lebedyansky و A. Slominsky من استخدام القاطرة البخارية الجديدة ليس فقط الغلاية والأسطوانات من سابقتها ، قاطرة البخار FD ، ولكن العديد من الوحدات الأخرى.
في أبريل ، تم استلام رسومات العمل للقاطرة البخارية الجديدة من TsLPB إلى مصنع Kolomna ، والتي ، بمشاركة مصنع Izhora ، في 4 أكتوبر 1932 ، أنتجت أول قاطرة بخارية للركاب من 1-4-2 يكتب. بقرار من عمال المصنع ، تم تعيين القاطرة البخارية الجديدة من سلسلة IS - جوزيف ستالين.
من أبريل إلى ديسمبر 1933 ، تم إجراء الاختبارات. أظهرت القاطرة فيها قوة 2500 حصان ، أي أكثر من ضعف قوة قاطرة Su البخارية ، وفي بعض الحالات وصلت قيمة قوة IS إلى 3200 حصان.
في عام 1934 ، في المؤتمر السابع عشر للحزب الشيوعي البلشفي لعموم الاتحاد ، تم اتخاذ قرار بأن تصبح القاطرة البخارية IS الوحدة الرئيسية لأسطول قاطرات الركاب في الخطة الخمسية الثانية.
في سنوات ما قبل الحرب ، عملت القاطرات البخارية لسلسلة IS على العديد من الطرق في الجزء الأوروبي من اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية وسيبيريا. كانت "داعش" هي التي قادت "السهم الأحمر". وكانت طائرات "ستالين" هي الأسرع ، حيث تسارعت حتى 115 كم / ساعة ، وبغلاف انسيابي - حتى 155 كم / ساعة.
خلال الحرب تمركزوا في المناطق الشرقية من البلاد.
بعد الحرب ، تم تشغيل القاطرة بسرعات لا تزيد عن 70 كم / ساعة ، لذلك تمت إزالة غطاء المحرك الانسيابي منها. ومع ذلك ، في أبريل 1957 ، وصلت هذه القاطرة ذات القطار الخاص إلى سرعة 175 كم / ساعة ، والتي كانت آخر سرعة قياسية للجر البخاري في الاتحاد السوفياتي.
خدمت قاطرات IS البخارية مناطق مهمة مثل: خاركوف - مينيراليني فودي ، موسكو - سمولينسك - مينسك ، موسكو - قلادة - فالويكي ، ميتشورينسك - روستوف أون دون وغيرها ، حيث استبدلت قاطرات الركاب البخارية من سو ، إس ، سلسلة L إلخ.
عملت هذه القاطرات مع القطارات حتى 1966-1972.
في خضم المعركة ضد عبادة الشخصية ، تمت إعادة تسمية كل "داعش" بـ "FDP" بالبادئة "مسافر"
كان الوقت قاسياً بالنسبة للمسلسل الشهير. نجت سيارة واحدة فقط مثبتة على قاعدة في كييف.
يونيون باسيفيك "تشالنجر"
القاطرة البخارية هي قاطرة مستقلة ذات محطة طاقة بخارية تستخدم المحركات البخارية كمحرك.
القاطرات البخارية هي إحدى الوسائل التقنية الفريدة التي ابتكرها الإنسان ، فقد أدت الحجم الرئيسي للنقل في القرن التاسع عشر والنصف الأول من القرن العشرين ، حيث لعبت دورًا مهمًا في نمو اقتصاد العديد من البلدان.
تم تحسين وتطوير القاطرات البخارية باستمرار ، مما أدى إلى مجموعة متنوعة من التصميمات ، بما في ذلك تلك التي كانت مختلفة عن التصميمات الكلاسيكية.
تصنيف القاطرات البخارية
حسب الصيغة المحورية
يصف عدد محاور الجري والقيادة والدعم. طرق كتابة الصيغ المحورية (أنواع) متنوعة للغاية. في الشكل الروسي ، تأخذ السجلات في الاعتبار عدد كل نوع من المحاور ، في اللغة الإنجليزية - كل نوع من العجلات ، وفي الألمانية القديمة تأخذ في الاعتبار فقط العدد الإجمالي للمحاور والقيادة. لذا ، فإن الصيغة المحورية للقاطرة البخارية الصينية QJ باللغة الروسية ستكون 1-5-1 ، باللغة الإنجليزية - 2-10-2 ، وبالألمانية القديمة - 5/7. بالإضافة إلى ذلك ، تم تخصيص أسماء من التصنيف الأمريكي لأنواع عديدة ، على سبيل المثال: 2-2-0 - "أمريكي" ، 1-3-1 - "مرج" ، 1-4-1 - "ميكادو" ، 1-5 -0 - "ديكابود".
عجلات الجري- مجموعات عجلات مجانية (أي لا تنتقل إليها قوى الجر من محركات الجر) الموجودة أمام مجموعات عجلات القيادة. إنها تعمل على تفريغ مقدمة القاطرة ، وكذلك لتحسين ملاءمة القاطرة في المنحنيات.
وفقًا لظروف الملائمة في المنحنيات ، يجب أن يكون لمحاور العداء انحراف كبير عن المحور المتوسط للقاطرة. يتم وضعها على عربة دوارة قادرة على التحرك بشكل عرضي بالنسبة لإطار القاطرة.
عجلات القيادة- العجلات ، التي تنتقل إليها قوى الجر مباشرة من محركات القاطرة.
عجلات الدعم- يعمل على دعم مؤخرة القاطرة وضمان ملاءمته للمنحنيات.
حسب عدد اسطوانات المحرك البخاري
الأكثر انتشارا اثنين من الاسطوانات(أسطوانة واحدة على اليمين واليسار) تعتبر القاطرات البخارية أبسط وأكثر موثوقية في التصميم ، لكن القاطرات متعددة الأسطوانات تتمتع بأداء ديناميكي أفضل.
في ثلاث اسطواناتالقاطرات 2 اسطوانة تقع خارج الإطار ، والثالثة بينهما.
في أربع اسطواناتتوجد قاطرات ، أسطوانتان خارج الإطار ، ويمكن وضع الأسطوانتين المتبقيتين إما بين نصفي الإطار ، أو بالخارج ، وفي هذه الحالة ، يمكن وضع أسطوانتين على كل جانب ، بالتناوب ، إما واحدة تلو الأخرى :
أو واحد فوق الآخر:
في القاطرات البخارية ذات الأربع أسطوانات ، تم استخدام آلة من النوع المركب:
آلة مركبةلديها اثنين (أو أكثر) من أسطوانات العمل بأقطار مختلفة. يدخل البخار الطازج من الغلاية إلى أسطوانة الضغط العالي الأصغر. بعد العمل هناك (التمدد الأول) ، يتم تجاوز البخار إلى ضغط منخفض أكبر. يتيح نظام التشغيل هذا استخدامًا أكمل للطاقة البخارية وزيادة كفاءة المحرك.
مبدأ التشغيل:
مخطط القاطرة:
HPC - اسطوانة الضغط العالي.
LPC - اسطوانة الضغط المنخفض.
حسب نوع البخار المستخدم
على بخار مشبع- البخار الناتج بعد تبخر الماء يدخل الاسطوانات على الفور. تم استخدام مثل هذا المخطط في القاطرات البخارية الأولى ، لكنه كان غير اقتصادي للغاية وقوة محدودة للغاية.
على بخار شديد السخونة- يتم تسخين البخار بشكل إضافي في سخان فائق لدرجة حرارة تزيد عن 300 درجة مئوية ، ثم يدخل أسطوانات المحرك البخاري. يتيح لك مثل هذا المخطط تحقيق وفورات كبيرة في البخار (حتى 1/3) ، وبالتالي في الوقود والماء ، حيث تم استخدامه في الغالبية العظمى من القاطرات البخارية القوية المنتجة.
السخان الفائق عبارة عن نظام من القنوات الأنبوبية التي تمر عبر الفرن (انظر قسم "الغلايات").
رسم تخطيطي للقاطرة البخارية
عربة خاصة ملحقة بقاطرة بخارية مصممة لنقل الوقود للقاطرة (خشب أو فحم أو زيت) والماء. بالنسبة للقاطرات البخارية القوية التي تستهلك كمية كبيرة من الفحم ، يتم أيضًا وضع مغذي الفحم الميكانيكي (الوقاد) في العطاء.
2. كابينة السائق
ليس من المنطقي وصف الغرض من جميع أجهزة التحكم وأجهزة التحكم ، بطريقة أو بأخرى ترتبط بتزويد البخار وتوزيعه.
يتم تكرار بعض الحنفيات والصمامات ومقاييس الضغط لأسباب تتعلق بالسلامة أو للإصلاحات الساخنة.
هناك أيضًا رافعة عكسية لتبديل محرك الأقراص للخلف وللأمام ، ورافعة لتنظيم كمية إمداد البخار للأسطوانات ، "الغاز" في كلمة واحدة.
يوجد أيضًا رافعة الفرامل وصافرة القيادة. يمكن استخدام الصمامات بدلاً من الرافعات.
نظرًا لأن القاطرة البخارية أمر خطير ، يجب أن يكون هناك شخصان في المقصورة لمراقبة الأدوات.
ونعم ، الجو حار في قمرة القيادة.
3. صافرة
لإعطاء إشارات على قاطرة بخارية ، يتم تثبيت جهاز بسيط ولكنه مهم للغاية - صافرة بخار ، يتم إحضار محركها إلى كابينة السائق. إذا كانت الصافرة معيبة ، فيحظر إطلاق القاطرة أسفل القطار.
القاطرات البخارية الحديثة مجهزة بصفارات متعددة الأطنان.
4. الدفع من الخلف إلى آلية توزيع البخار
وهي متصلة بذراع الرجوع للخلف في الكابينة ، حيث يتم تحويل الحركة إلى الأمام والخلف. في القاطرات البخارية الحديثة ، نفس الرافعة تنظم إمداد الأسطوانات بالبخار.
إنه مصمم للحماية من تدمير المعدات وخطوط الأنابيب بسبب الضغط الزائد ، عن طريق إطلاق البخار الزائد تلقائيًا.
7. Sandbox
حاوية بها رمل مثبتة على عربة جر (قاطرة ، ترام ، إلخ). إنه جزء من نظام إمداد الرمل المصمم لتزويد الرمال تحت العجلات ، وبالتالي زيادة معامل التصاق العجلات بالقضبان.
يستخدم رمل الكوارتز الجاف للتغذية تحت العجلات. بمساعدة الهواء المضغوط ، يتم تغذية الرمل من الصندوق الرمل إلى فوهات خاصة توجه نفاثة من الرمل إلى منطقة التلامس للعجلات مع القضبان. على القاطرات البخارية ، تم تركيب صندوق رمل واحد أو أكثر ، كقاعدة عامة ، في الجزء العلوي من غلاية البخار.
يتم تثبيت جسم صندوق رمل مملوء بالرمل الناعم الجاف على المرجل. يوجد في الجسم فوهات تمد الأنابيب بالرمال المؤدية إلى عجلات القاطرة. يتم تثبيت رافعة في مقصورة السائق ، والتي يتم توجيه الهواء منها إلى الفتحات.
يعتبر المجفف جزءًا من الغلاية ويعمل على فصل البخار عن قطرات الماء وجزيئات الترسبات الكلسية (حتى لا تدخل في الغلاية).
التجويف الموجود على اليمين عبارة عن صندوق رمل.
تقع بداية خط أنابيب البخار في المبخرة الجافة ، ومن هنا (من خلال أنبوب سميك) يدخل البخار من خلال صمام المنظم إلى السخان الفائق ، ومن هناك إلى المحرك البخاري. يسمح لك المنظم بزيادة إمداد البخار بسلاسة كبيرة وبالتالي التحكم في قوة القاطرة. يوجد مقبض التحكم لهذا الصمام في صندوق القاطرة.
مصمم لتزويد شبكة فرامل القطار بالهواء المضغوط ولخدمة الآليات المختلفة ، مثل الصناديق الرملية.
إنه ضاغط (مضخة) يتم تشغيله بواسطة آلة بخار صغيرة تعمل بغلاية مشتركة.
الإنتاجية - حوالي 3000 لتر هواء في الدقيقة.
تقع في مقدمة القاطرة. يقوم بتجميع الغازات الخارجة من أنابيب الدخان واللهب ، ويتم إطلاقها في الغلاف الجوي من خلال المدخنة.
إنها تلعب دورًا مهمًا في خلق قوة دفع في الفرن ، والتي بدورها يمكن أن تزيد بشكل كبير من قوة القاطرة. (كلما كان تيار الهواء أفضل ، زاد مرور الهواء عبر الفرن. وكلما زاد الهواء ، كان الاحتراق أفضل. وكلما كان الاحتراق أفضل ، ارتفعت درجة الحرارة.)
لإنشاء مسودة في صندوق الاحتراق ، من الضروري إنشاء فراغ في صندوق الدخان:
يندفع بخار العادم من أسطوانات الماكينة إلى مخروط الأنبوب ويمتص الغازات من الفرن. هذا يخلق انهيار.
15. عربة الدعم
عجلات الدعم مجانية (أي ، لا تنتقل إليها قوى الجر من محركات الجر) عجلات العجلات الموجودة خلف مجموعات عجلات القيادة. إنها تعمل على دعم مؤخرة القاطرة والتأكد من أنها تتناسب مع المنحنيات.
جهاز يوجه تدفق البخار بالتناوب إلى تجاويف مختلفة من الاسطوانة.
موزع بخار المكبس (علوي).
مخطط العمل.
يوجد أيضًا موزعين مؤقتين:
اعتمادًا على موضع التخزين المؤقت (1) ، تتواصل النوافذ (4) و (5) مع مساحة مغلقة (6) تحيط بالبكرة ومليئة بالبخار ، أو بتجويف (7) متصل بالجو.
العناصر الهيكلية لغلاية بخار تعمل على زيادة مساحة التسخين.
تمر الأنابيب عبر الغلاية بالكامل وتطلق حرارة الغازات التي تمر عبرها إلى الماء في الغلاية.
رفيع، الأنابيب الزرقاء هي أنابيب دخان.
الأنابيب السميكة لهب، لديهم أنابيب سخانات بداخلها (أصفر). ينتقل أنبوب سميك أبيض (علوي) من المجفف إلى جهاز التسخين.
من الغريب أن القاطرة البخارية ، مثل السيارة ، تتطلب وقودًا عالي الجودة. إذا كان الفحم ذا نوعية رديئة ، فإن أنابيب النار سرعان ما تنسد بالسخام. تنظيفها ليس بالمهمة الأسهل.
بمرور الوقت ، تحترق الأنابيب ويتم استبدالها بأخرى جديدة.
أنابيب اللهب هي المكون الرئيسي سخانات أنبوبي.
أنابيب اللهب عبارة عن أنابيب سميكة زرقاء اللون تمر من خلالها أنابيب صفراء.
الأنابيب الصفراء جزء من المدفأة.
في المجمع (شيء أصفر كبير) ، يتم توزيع البخار من المبخرة من خلال أنابيب رفيعة (والتي بدورها تمر في حلقة داخل غرف اللهب) وتسخن حتى 300 جرام تقريبًا. ويدخل اسطوانات الماكينة من خلال انبوب سميك.
35. كم خط الفرامل
كل سيارة مزودة بنظام فرامل يعمل بالهواء المضغوط من القاطرة.
الغلاف مصمم لربط العربات بنظام الكبح المشترك.
38. صر
إنها شبكة من الحديد الزهر ، عليها وقود محترق (فحم ، حطب). تحتوي الشبكة على فتحات أو فتحات يتدفق من خلالها الرماد إلى صينية الرماد.
Ashpit (منفاخ) - ملجأ يقع في الجزء السفلي (تحت الشبكة) من الفرن القاطرة ، والذي يعمل على جمع الرماد والخبث الناتج عن احتراق الوقود. يجب أن تكون مقلاة الرماد قابلة للتنظيف بشكل دوري.
صندوق من الصلب أو الحديد الزهر يحتوي على محمل عادي ، وجلبة ، وزيوت تشحيم وجهاز لتزويد جريدة المحور ، أو محمل متدحرج ومواد تشحيم.
عنصر مرن لتعليق السيارة. ينقل الزنبرك الحمولة من الإطار أو الجسم إلى الهيكل السفلي (العجلات ، وبكرات الجنزير ، وما إلى ذلك) ويخفف الصدمة عند المرور عبر مسارات غير مستوية.
الآن بعد أن أصبح القارئ على دراية بالعناصر الأساسية للقاطرة البخارية ، حان الوقت لمعرفة كيفية عملها.
مبدأ التشغيل
قام تريفيثيك ببناء سكة حديد دائرية في لندن تحركت القاطرة عليها بسرعة 20 كم / ساعة بدون حمولة وبسرعة 8 كم / ساعة مع حمولة 10 أطنان.
أحرقت قاطرة Trevithick البخارية الكثير من الفحم لدرجة أن الاختراع لم يقدم أي فوائد تجارية. بسبب وزنها ، سرعان ما قدمت القاطرة البخارية سكك حديدية غير مجدية مصممة للعربات الصغيرة "التي يقودها حصان".
في السنوات اللاحقة ، صمم Trevithick وبنى العديد من القاطرات البخارية.
كان للقاطرة محورين ، فوقهما غلاية بخارية أفقية. على الجانب كانت هناك أسطوانة بخار واحدة تعمل ، من خلال وصلة وعجلة تروس أفقية ، على تحريك "الأرجل" الميكانيكية الموجودة في مؤخرة القاطرة.
تتشبث الأرجل بالمسار بالتناوب وتدفع القاطرة إلى الأمام ، حيث التصقت ألقابها "القاطرة السائرة" بالقاطرة
في عام 1815 ، أثناء اختبارات زيادة الضغط ، انفجر المرجل. ودمرت القاطرة ومات عدة اشخاص. يعتبر هذا الحادث ليكون أول حادث قطار في العالم.
"نفخة بيلي"
ربما تكون أول قاطرة بخارية عملية حقًا. لأول مرة ، تم تنفيذ قطارات القيادة عليه فقط بسبب التصاق العجلات بالقضبان ، دون أي أجهزة إضافية (مثل الرف على القضبان).مدمج 1813-1814 وليام هادلي وجوناثون فوستر وتيموثي هاكورث لمالك منجم ويلام كريستوفر بلاكيت.
Puffing Billy هي أقدم قاطرة بخارية باقية.
عام 1814 مخترع إنجليزيصمم أول قاطرة له ، مصممة لسحب سيارات الفحم لخط سكة حديد.
سميت السيارة "Blucher" تكريما للجنرال البروسي Gebhard Leberecht von Blucher ، الذي اشتهر بانتصاره في المعركة مع نابليون في Waterloo.
وأجرت القاطرة خلال الاختبارات قطارًا من ثماني عربات محملة بوزن إجمالي يقارب 30 طنًا بسرعة تصل إلى 6-7 كم / ساعة.
بعد 15 سنة، بنى ستيفنسون قاطرة بخارية - كانت أول قاطرة بخارية في العالم غلاية بخار أنبوبي.
أعلنت مديرية شركة النقل مانشستر - ليفربول رود عن مسابقة مجانية لأفضل تصميم للقاطرة. عرض ستيفنسون في Rainhill قاطرته البخارية الجديدة ، الصاروخ ، التي بنيت في مصنعه.
بوزن 4.5 طن ، قامت هذه القاطرة البخارية بسحب قطار يبلغ وزنه الإجمالي 17 طنًا بسرعة 21 كم / ساعة. من جميع النواحي ، تبين أن الصاروخ أفضل من جميع القاطرات الأخرى. .
قاطرة حقيقية من ستيفنسون. متحف العلوم (لندن)
نسخة مطابقة للأصل. المتحف الوطني للسكك الحديدية. يورك ، إنجلترا
منذ ذلك الوقت ، بدأ عصر القاطرات البخارية.
حدث ذلك في باريس في 22 أكتوبر 1895. قطار الركاب ، غير قادر على إبطاء سرعته على المنحدر ، أوقف مسار المسار ، وتوجه إلى منصة المحطة ، واخترق جدار المبنى وانهار من ارتفاع إلى الشارع.
وأسفر الحادث عن إصابة خمسة أشخاص. الشخص الوحيد الذي مات هو ماري أوغستين أغيلار ، بائعة الصحف المسائية ، التي أصيب كشكها بجدار منهار.
أسرع عبّارة
"مالارد" رقم 4468 ، صممه نايجل جراسيلي (إنجلترا).
يبلغ طول القاطرة 22.4 مترًا وتزن حوالي 270 طنًا.
في عام 1938 ، سجل رقماً قياسياً في سرعة القاطرات البخارية - 202.7 كم / ساعة.
أكبر قاطرة بخارية
تم تطويره في عام 1910 بواسطة مصنع Lugansk. تم إنتاجه حتى عام 1957 بواسطة مصانع Kharkov و Sormovsky و Kolomna و Bryansk. تم إصدار حوالي 10000 نسخة.
قاطرة بخارية "أندريه أندريف"
القاطرة الوحيدة في العالم بترتيب 4-14-4 عجلات. كان لديه سبعة محاور قيادة. قام برحلة واحدة فقط ثم اختفى.
الحقيقة هي أنه بسبب طوله ، لم يتناسب مع المنحنيات وخرج عن القضبان.
وقفت في محطة "شيربينكا" لمدة 25 عاما وفي عام 1960 تم إرسالها للتخريد.
سميت على اسم هذا الرجل.
قاطرة بخارية "جوزيف ستالين"
فخر صناعة القاطرات البخارية السوفيتية - في وقت إنشائها كانت أقوى قاطرة بخارية للركاب في أوروبا ، وكان هو الذي فاز بالجائزة الكبرى في المعرض العالمي في باريس عام 1937.
تسارع إلى 155 كم / ساعة.
نفس التعبير ، محبوب للغاية من قبل أجاثا كريستي. الآن تحظى بشعبية كبيرة.
S1 "محرك كبير"
في معرض 1939 العالمي في نيويورك.
أكبر قاطرة بخارية تجريبية صلبة تم بناؤها على الإطلاق. أصبحت القاطرة البخارية الوحيدة في العالم ذات الصيغة المحورية 3-2-2-3 ، ولكن على عكس الأنواع الأخرى من القاطرات المفصلية ، كان لها إطار صلب.
وبحسب المشروع الأصلي ، كان من المفترض أن تتمكن القاطرة من سحب قطار يصل وزنه إلى 1000 طن والتحرك في نفس الوقت بسرعة تصل إلى 160 كم / ساعة ، لكن هذا الهدف لم يتحقق.
أدى وزن المقبض غير الكافي للقاطرة (وزن القاطرة قليلاً) إلى انزلاق عجلة متكرر إلى حد ما ، كما أن الطول الطويل للغاية للقاطرة (42.8 م) حد من فائدتها ، مما منعها من تجاوز المنحنيات على معظم خطوط السكك الحديدية في بنسلفانيا.
كانت النسخة الوحيدة التي تم إنشاؤها قيد التشغيل حتى ديسمبر 1945 ، وفي عام 1949 تم إرسالها للتخريد.
يونيون باسيفيك "بيج بوي"
قاطرات Big Boy البخارية (شركة ALCO الأمريكية) هي أكبر قاطرات بخارية متسلسلة في العالم (يبلغ طول القاطرة البخارية بعطاء 40.47 مترًا) وثاني أكبر قاطرة في تاريخ العالم قاطرة بخارية (بعد تجربة PRR S1) قاطرة بخارية) ، وكذلك أثقل قاطرات في العالم (كتلة قاطرة بخارية عطاء 548.3 طن).
سخان مياه
يتكون المرجل من ثلاثة أجزاء رئيسية: فرن وجزء أسطواني وصندوق دخان.
- Firebox. يحدث احتراق الوقود في الفرن. تم تحميل الوقود إما يدويًا من خلال ثقب لولبي مغلق بواسطة مصاريع ، أو ، في سلسلة لاحقة من القاطرات البخارية ، باستخدام جهاز خاص - المغذي الميكانيكي(الوقاد).
- مقلاة الرماد(ينفخ). يقع تحت صر صندوق الاحتراق. تراكم بقايا الوقود المحترق في مقلاة الرماد. تم تجهيز حفرة الرماد بصمامات لضبط كمية الهواء الداخل إلى الفرن. تم تنظيف حوض الرماد من خلال فتحات خاصة باستخدام الكاشطات المعدنية.
- جزء اسطواني. إلى مستوى معين مملوءة بالماء. توجد أنابيب دخان تنتقل من خلالها المنتجات الغازية لاحتراق الوقود من الفرن إلى صندوق الدخان ، مع تسخين المياه حولها في نفس الوقت. تمر أنابيب اللهب فوق أنابيب الدخان ، والتي يتم تركيب عناصر من السخان الفائق بداخلها.
- المحماة- جهاز يتكون من أنابيب تمر عبر الجزء الأسطواني من المرجل وجامع يتصل بها باستخدام أنابيب توصيل. يرفع السخان الفائق درجة حرارة البخار إلى 350-400 درجة ، مما يزيد من كفاءة القاطرة البخارية ؛
- شفاط البخار(sukhoparnik) - مساحة لتجميع البخار النهائي على شكل نتوء في الجزء العلوي من الجزء الأسطواني من المرجل. بالإضافة إلى الغطاء الرئيسي ، يمكن تثبيت أغطية إضافية على القاطرة ، حيث يتم تغذية البخار من خلالها بأجهزة إضافية - مولد كهربائي للفانوس (في سلسلة لاحقة) ، وما إلى ذلك ؛
- منظم- جهاز يقوم بمساعدته السائق بإدخال البخار في الماكينة ويغير سرعة القاطرة. يقع المنظم في غطاء البخار وقد يتكون من صمام واحد أو اثنين. كان للمنظمات أحادية الصمام قوة فتح كبيرة جدًا ، والتي في بعض الأحيان لا يستطيع السائق وحده التعامل معها. في المنظمين ثنائي الصمام ، ساعد الصمام الصغير في فتح الصمام الكبير ، مما أدى إلى حل هذه المشكلة. أتاح استخدام صمام صغير أيضًا توفير البخار - إذا كانت القاطرة في وضع الخمول ، فإن البخار الذي يتم توفيره بواسطة صمام صغير فقط يمكن أن يكون كافيًا للحركة ، مما يؤدي إلى ظهور تعبير ثابت - "على صمام صغير" ، أي أن الحركة هادئة وغير مستعجلة. في أقوى القاطرات البخارية السوفيتية من سلسلة FD و IS ، وصل عدد الصمامات إلى 4-5 ؛
- فاصل البخار (مجفف البخار) - جهاز لفصل البخار عن قطرات الماء ؛
- الحاقنات هي أجهزة لتزويد المياه العذبة من العطاء إلى المرجل. في بعض القاطرات ، تم استخدام مضخات المكبس بدلاً من الحقن ؛
- صندوق الدخان- الجزء الأمامي من المرجل ، حيث يوجد مجمع السخان الفائق ، جهاز مخروطي(قوة المخروط) والمدخنة. يوجد أيضًا جامع ومانع للشرر وسيفون في صندوق الدخان (جهاز بخار لإنشاء فراغ في صندوق الدخان أثناء القاطرة الخالية من البخار). من الأمام ، يتم إغلاق صندوق الدخان بغطاء مفصلي يمكن فتحه لتنظيف صندوق الدخان وإزالة الأنابيب أثناء الإصلاحات. لفحص الصندوق وتنظيفه ، يوجد باب أصغر على لوح الجملون ؛
- جهاز مخروطي. يطلق بخار العادم في المدخنة ، مما يخلق تيارًا في الفرن. في بعض القاطرات البخارية ، يمكن أن يتغير حجم فتحة الجهاز المخروطي ، مما يؤدي إلى تغيير الاتجاه وفقًا لذلك. في القاطرات ذات التكثيف البخاري ، بدلاً من الجهاز المخروطي ، تم استخدام مروحة (ما يسمى بـ "عادم الدخان") ، مدفوعة بواسطة توربين بخاري.
- صمامات الأمان- أجهزة لتخفيف الضغط في الغلاية إذا تجاوز حدًا آمنًا معينًا. مصمم لمنع انفجار غلاية البخار في حالة التشغيل الطارئ. العزل الحراري. لتقليل فقد الحرارة من الخارج ، تم تغطية المرجل بطبقة عازلة بين جدران المرجل والكسوة الفولاذية الخارجية.
- ميكانيكيعبارة عن صمام محمل بنابض يفتح قليلاً عند الوصول إلى ضغط معين ويغلق مرة أخرى بعد تحرير الضغط إلى مستوى آمن.
- منصهرهي سدادات مصنوعة من معدن منخفض الانصهار ، وتقع داخل الفرن. عندما تم تجاوز درجة حرارة معينة (على سبيل المثال ، عند غليان الماء بشكل مفرط) ، أدى ذوبان الفلين إلى إزالة ضغط المرجل ، والإفراج السريع عن الضغط ، وفي نفس الوقت ، إغراق النار في الفرن بالماء من المرجل.
خصائص المرجل
تتميز الغلاية بالمعلمات التالية:
- إجمالي مساحة التدفئة، م 2. تتكون هذه المنطقة من مناطق التدفئة في الفرن ومنطقة المدفأة بالإضافة إلى مناطق النار وأنابيب اللهب ؛
- حجم مساحة البخار، م 3
- مرآة التبخر، م 2
- ضغط التشغيل، ماكينة الصراف الآلي
جمل
يتكون المحرك البخاري للقاطرة من أسطوانات مصبوبة كقطعة واحدة مع صناديق بكرة ، وآلية لنقل القوة إلى عجلات القيادة (آلية التدوير) وآلية توزيع البخار. أسطوانات المحرك البخاري (التي يوجد منها 2 أو أكثر على قاطرة بخارية) مصبوبة من الفولاذ ومثبتة بالإطار بمسامير وأوتاد.
تم استخدام الأنواع التالية من المحركات البخارية في القاطرات البخارية:
- بسيط ثنائي الاسطوانة- بسيط في التصميم ، ولكن لديه طاقة منخفضة وكفاءة منخفضة ؛
- متعدد الاسطوانات بسيط- لديه قوة أكبر ، لكنه معقد في التصميم ؛
- تتمتع الماكينة المركبة أيضًا بقوة كبيرة واقتصاد جيد ، ولكن بالإضافة إلى تصميمها المعقد ، فإنها تواجه مشاكل عند القيادة مع التوقفات المتكررة.
على الرغم من أوجه القصور ، فإن معظم القاطرات البخارية تستخدم محركات بسيطة ذات أسطوانتين ، وزادت الكفاءة من خلال إدخال سخان فائق ، وزادت الطاقة من خلال إنشاء قاطرات مفصلية.
تتكون آلية توزيع البخار (عادة الروك) للقاطرة البخارية من وراء الكواليس 1 ، يتأرجح على محور ومتصل من طرفه السفلي بإصبع كرنك مضاد 2 ، مثبتة على عجلة القيادة بزاوية معينة ل كرنك. تنتقل الحركة من الأجنحة باستخدام دفع شعاعي 3 الطرف العلوي للرافعة ( رقاص الساعة) أربعة ؛ يتلقى الطرف السفلي من البندول الحركة من الزاحف 5. الحركة بكرة 6 يتواصل من نقطة وسيطة للبندول. بمساعدة آلية الروك ، يتم تنفيذ جميع مراحل توزيع البخار (التخزين المؤقت) ، ويتم تنظيم قوة القاطرة عن طريق تغيير درجة ملء (قطع) البخار إلى أسطوانة 7 والانعكاس 8 - الحصول على الاتجاه المعاكس حركة القاطرة.
في بعض الحالات ، من أجل زيادة قوة الجر مؤقتًا (عند بدء التشغيل وعند الصعود) ، يتم تثبيت قاطرات بخارية بالإضافة إلى المحرك البخاري الرئيسي ( الداعم) ، ونقل العمل إلى المحاور الداعمة للقاطرة أو إلى محور العطاء.
العناصر الأخرى للماكينة القاطرة:
- أختام الزيت- مانع تسرب البخار ؛
- التجاوزات- الأجهزة الخاصة التي كانت موجودة في صندوق التخزين المؤقت. عملت المجازات كصمامات التفافية عندما كان المنظم مغلقًا (في حالة عدم وجود إمداد بالبخار) ومنعت الأسطوانات من كبح القاطرة عند القيادة بالقصور الذاتي.
طاقم
طاقم، أو تشغيل الإطار، يتكون جزء من القاطرة من إطار يتم تركيب المرجل والأسطوانات عليه ، ومجموعات عجلات مع صناديق محاور ، ونوابض مع موازين وعربات.
- إطار- هيكل معدني داعم تم ربط بقية القاطرة به ؛
- الجبهة. في العديد من تصميمات القاطرات البخارية ، كانت العربة الأمامية عبارة عن هيكل معقد لمساعدة القاطرة البخارية على التكيف مع المنعطفات. على سبيل المثال ، في القاطرات البخارية من سلسلة C ، تم استخدام عربة Tzara-Krauss ، والتي تجمع بين أزواج العجلات الجارية والأمامية. في نفس الوقت ، في لحظة تجاوز المنعطف ، استدار محور العداء ، وتلقى الزوج الدافع إزاحة جانبية مقابلة في الاتجاه المعاكس.
- عجلات القيادة. تأثر هذا الزوج مباشرة من خلال الجهازالقيادة بقضيب الجر.
- عجلات اقتران. تم تدوير هذه العجلات من الزوج الأول من خلالعقبة الجر.
- عجلات الجري. كان هناك زوج أو زوجان عداء ، وقد تكون بعض القاطرات البخارية غائبة (قاطرات الصيغ 0-X-X).
- عجلات الدعم. كانوا موجودين تحت كشك أو صندوق نيران. اعتمادًا على الصيغة المحورية ، يمكن أن تكون غائبة. كانت القاطرات البخارية ذات العجلات الداعمة أكثر ملاءمة لعكس الاتجاه.
- مربعات محورية- أماكن تثبيت نهايات محاور العجلات.
- الينابيع هي عناصر مرنة تقع بين العجلات والإطار. تضعف الينابيع الاهتزازات.
ملف: Steam locomotive base.png
تعليق ربيعي للقاطرة: 1 - زنبرك ؛ 2 - وظائف الدعم ؛ 3 - تعليق زنبركي ؛ 4 - الموازن 5 - الموازن المستعرض
يتم وضع الصناديق على المحور ( البطانات) ، حيث يتم وضع المحامل على اتصال مع دواليب المحاور. يسكب الشحوم في البطانات. يرتكز زنبرك على صندوق المحور ، حيث يتحرك صندوق المحور لأعلى ولأسفل في الإطار أثناء التذبذب. يتم إرفاق أدلة المحور بقواطع الإطار: أحد هذه الأدلة مائل ، ويتم وضع إسفين (صندوق) بين صندوق المحور والدليل ، والذي يمكنك بواسطته ضبط الفجوة. من أجل توزيع أفضل للحمل على مجموعات العجلات الفردية ، تكون الينابيع مترابطة الموازن.
لمزيد من المعلومات حول هيكل الطاقم وحول الصيغ المحورية ، راجع مقالة الصيغة المحورية للقاطرة البخارية.
- عقبة- جهاز لربط العربات والقاطرات بقطار.
- متعادل- العناصر الموجودة في نقطة الاقتران وتمنع الضربات الحادة عند توصيل العربات.
كشك
كان هناك سائقين في الكشك (لواء قاطرة ) وتركزت جميع ضوابط القاطرة. تم أيضًا وضع الجزء الخلفي من صندوق الاحتراق المزود بفتحة لولبية لتحميل الوقود في المقصورة.
مناقصة، عطاء، رقيق، لين
مناقصة، عطاء، رقيق، لين - عربة خاصة ملحقة بمؤخرة قاطرة بخارية ، وفيها إمدادات من الماء والوقود للغلاية. غالبًا ما كان للمناقصات تصميم قياسي واستخدمت مع عدة سلاسل من القاطرات البخارية. في القاطرات البخارية الفردية ، احتوت العطاء أيضًا على معدات خاصة لتكثيف بخار العادم (مكثفات العطاء) ، مغذي الفحم الأوتوماتيكي.
معدات
- الفرامل. تم تجهيز القاطرات البخارية بشكل أساسي بفرامل هوائية أوتوماتيكية من شركة Westinghouse. تم ضخ الهواء المضغوط بواسطة مضخة بخار الهواء في خزان خاص ، وتم توفير هواء الخزان إليه اسطوانات الفرامل، وهو نظام من الروافع المرتبطة دواسات الفرامل. عندما تم فتح الرافعة الموجودة في الكابينة ، انخفض الضغط في خط الهواء المشترك للقطار ، وضغطت الوسادات على العجلات بواسطة ضغط الهواء من الخزان.
- عداد السرعة، يتم تنفيذه أثناء العمل من إحدى العجلات ؛
- البيرومتر- جهاز لقياس درجة حرارة البخار المحمص ؛
- صندوق الرمل. عادة ما يتم تركيبها في الجزء العلوي من المرجل. يحتوي الصندوق الرمل على رمل نهري منخل خصيصًا ، يتم توفيره عن طريق ضغط البخار للعجلات عند البدء والتحرك لأعلى المنحدر لزيادة الاحتكاك بين العجلات والقضبان.
- صافرة. في أحدث سلسلة من القاطرات البخارية ، تم استخدام صفارات متناسقة متعددة الألوان.
المؤلفات
- نيكولسكي أ. القاطرات البخارية من السلسلة C، محرر. "فيكتوريا" ، 1997
- TSB ، الإصدار الثاني
فيديو: القاطرة البخارية ومبدأ عملها
لا تزال القاطرات البخارية ، التي هي بدائية على خلفية التقنيات الأخرى ، مستخدمة في بعض البلدان. إنها قاطرات مستقلة تستخدم محرك بخاري كمحرك. ظهرت أولى هذه القاطرات في القرن التاسع عشر ولعبت دورًا رئيسيًا في تنمية اقتصاد عدد من البلدان.
تم تحسين جهاز القاطرة البخارية باستمرار ، ونتيجة لذلك ظهرت تصميمات جديدة مختلفة تمامًا عن التصميم الكلاسيكي. لذلك كانت هناك نماذج مع التروس والتوربينات بدون عطاء.
مبدأ التشغيل وجهاز القاطرة البخارية
على الرغم من وجود تعديلات مختلفة على تصميمات هذا النقل ، إلا أنها تتكون من ثلاثة أجزاء رئيسية:
- محرك بخاري؛
- سخان مياه؛
- طاقم.
يتم إنتاج البخار في غلاية بخار - هذه الوحدة هي المصدر الأساسي للطاقة ، والبخار هو مائع العمل الرئيسي. في المحرك البخاري ، يتم تحويله إلى حركة ميكانيكية ترددية للمكبس ، والتي بدورها تتحول إلى حركة دورانية بمساعدة آلية كرنك. نتيجة لهذا ، تدور عجلات القاطرة. يقوم البخار أيضًا بتشغيل مضخة بخار هواء ، ومولد توربيني بخاري ، ويتم استخدامه في صفارة.
يتكون طاقم الآلة من معدات تشغيل وإطار وقاعدة متحركة. هذه العناصر الثلاثة هي العناصر الرئيسية في تصميم قاطرة بخارية. أيضًا ، يمكن إرفاق عطاء بالسيارة - عربة تعمل كمخزن للفحم (الوقود) والماء.
المراجل البخارية
عند التفكير في الجهاز ومبدأ تشغيل القاطرة البخارية ، يجب أن تبدأ بغلاية ، لأن هذا هو المصدر الأساسي للطاقة والمكون الرئيسي لهذه الآلة. يتم فرض متطلبات معينة على هذا العنصر: الموثوقية والسلامة. يمكن أن يصل ضغط البخار في التركيب إلى 20 جوًا أو أكثر ، مما يجعلها قابلة للانفجار عمليًا. يمكن أن يؤدي عطل أي عنصر من عناصر النظام إلى حدوث انفجار ، مما يؤدي إلى حرمان الجهاز من مصدر للطاقة.
أيضًا ، يجب أن يكون هذا العنصر سهل الإدارة والإصلاح والصيانة ويكون مرنًا ، أي أن يكون قادرًا على العمل مع أنواع مختلفة من الوقود (أكثر أو أقل قوة).
Firebox
العنصر الرئيسي للغلاية هو الفرن حيث يتم حرق الوقود الصلب ، والذي يتم توفيره عن طريق وحدة تغذية الفحم. إذا كانت الآلة تعمل بالوقود السائل ، فسيتم إمدادها من خلال الفتحات. الغازات ذات درجة الحرارة المرتفعة الناتجة عن الاحتراق تنقل الحرارة عبر جدران صندوق الاحتراق إلى الماء. ثم يتم تصريف الغازات ، بعد أن تخلت عن معظم الحرارة لتبخر الماء وتسخين البخار المشبع ، في الغلاف الجوي من خلال المدخنة ومانع الشرارة.
يتراكم البخار المتكون في الغلاية في قدر البخار الجاف بغطاء المحرك (في الجزء العلوي). عندما يتجاوز ضغط البخار 105 باسكال ، يحرره صمام أمان خاص ، ويطلق الفائض في الغلاف الجوي.
يتم توفير البخار الساخن تحت الضغط عبر الأنابيب إلى أسطوانات المحرك البخاري ، حيث يضغط على آلية المكبس والكرنك ، مما يتسبب في دوران محور القيادة. يدخل بخار العادم إلى المدخنة ، مما يخلق فراغًا في صندوق الدخان ، مما يزيد من تدفق الهواء إلى فرن الغلاية.
مخطط العمل
بمعنى ، إذا وصفت مبدأ العملية بطريقة عامة ، فإن كل شيء يبدو بسيطًا للغاية. يمكن أيضًا رؤية شكل مخطط جهاز القاطرة البخارية في الصورة المنشورة في المقالة.
تعمل الغلاية البخارية على حرق الوقود لتسخين الماء. يتحول الماء إلى بخار ، وعندما يسخن ، يزداد ضغط البخار في النظام. عندما تصل إلى قيمة عالية ، يتم إدخالها في الأسطوانة حيث توجد المكابس.
بسبب الضغط على المكابس ، يدور المحور ويتم تشغيل العجلات. يتم إطلاق البخار الزائد في الغلاف الجوي من خلال صمام أمان خاص. بالمناسبة ، دور الأخير مهم للغاية ، لأنه بدونه كان من الممكن أن يتمزق المرجل من الداخل. هذا ما تبدو عليه غلاية القاطرة البخارية.
مزايا
مثل الأنواع الأخرى ، لديهم مزايا وعيوب معينة. الايجابيات هي كما يلي:
- بساطة التصميم. نظرًا للهيكل البسيط للمحرك البخاري للقاطرة البخارية وغلايتها ، لم يكن من الصعب إنشاء إنتاج في مصانع تصنيع الآلات والمعادن.
- الموثوقية في العمل. تضمن بساطة التصميم المذكورة موثوقية عالية للنظام بأكمله. من الناحية العملية لا يوجد شيء يمكن كسره ، ولهذا تعمل القاطرات البخارية لمدة 100 عام أو أكثر.
- قوة الجر عند الانطلاق.
- القدرة على استخدام أنواع مختلفة من الوقود.
في السابق ، كان هناك شيء مثل "النهمة". تم تطبيقه على القاطرات البخارية وحدد إمكانية استخدام الخشب والجفت والفحم وزيت الوقود كوقود لهذه الآلة. في بعض الأحيان يتم تسخين القاطرات مع نفايات الإنتاج: نشارة الخشب المختلفة ، قشور الحبوب ، رقائق الخشب ، الحبوب المعيبة ، مواد التشحيم المستخدمة.
بالطبع ، تم تقليل قدرات الجر للآلة في نفس الوقت ، ولكن على أي حال ، جعل هذا من الممكن توفير أموال كبيرة ، لأن الفحم الكلاسيكي أغلى ثمناً.
عيوب
لا يخلو من العيوب:
- انخفاض الكفاءة. حتى على القاطرات البخارية الأكثر تقدمًا ، كانت الكفاءة 5-9٪. هذا أمر منطقي ، بالنظر إلى الكفاءة المنخفضة للمحرك البخاري نفسه (حوالي 20٪). عدم كفاءة احتراق الوقود ، خسائر كبيرة في الحرارة أثناء انتقال حرارة البخار من الغلاية إلى الأسطوانات.
- الحاجة إلى احتياطيات ضخمة من الوقود والماء. أصبحت هذه المشكلة ذات أهمية خاصة عند تشغيل الآلات في المناطق القاحلة (في الصحاري ، على سبيل المثال) ، حيث يصعب الحصول على الماء. بالطبع ، تم اختراع القاطرات البخارية بتكثيف بخار العادم بعد ذلك بقليل ، لكن هذا لم يحل المشكلة تمامًا ، ولكنه سهّلها فقط.
- خطر الحريق بسبب إطلاق النار من حرق الوقود. هذا العيب غير موجود في القاطرات البخارية الثابتة ، لكن مداها محدود.
- الدخان والسخام المنبعث في الغلاف الجوي. تصبح هذه المشكلة خطيرة عندما تتحرك القاطرات البخارية داخل حدود المستوطنات.
- الظروف الصعبة للطاقم الذي يخدم السيارة.
- تعقيد الإصلاح. إذا تعطل شيء ما في غلاية بخار ، فسيتم إجراء الإصلاحات لفترة طويلة وتتطلب الاستثمار.
على الرغم من أوجه القصور ، كانت القاطرات البخارية موضع تقدير كبير ، حيث أدى استخدامها إلى رفع مستوى الصناعة بشكل كبير في مختلف البلدان. بالطبع ، لا يعد استخدام هذه الآلات اليوم مناسبًا ، نظرًا لوجود محركات احتراق داخلي ومحركات كهربائية أكثر حداثة. ومع ذلك ، كانت القاطرات البخارية هي التي أرست الأساس لإنشاء النقل بالسكك الحديدية.
أخيراً
الآن أنت تعرف هيكل محرك القاطرة ومميزاته وإيجابيات وسلبيات التشغيل. بالمناسبة ، لا تزال هذه الآلات تستخدم اليوم في خطوط السكك الحديدية في البلدان المتخلفة (على سبيل المثال ، في كوبا). حتى عام 1996 ، تم استخدامها أيضًا في الهند. في الدول الأوروبية والولايات المتحدة الأمريكية وروسيا ، يوجد هذا النوع من النقل فقط في شكل آثار ومعروضات متحف.