Чертежи на локомотиви. Тренирайте на масата
Общо устройство и принцип на действие на парен локомотив
Парният локомотив се състои от следните основни части (виж фигура, 4а): парен котел 2, парен двигател 3, колянов механизъм 4, ходова част.
Парният котел на парен локомотив е предназначен да преобразува вътрешната химическа енергия на горивото (въглищата) в топлинната енергия на парата. Състои се от три основни части: пещ 1, цилиндрична част на котела 2 и димна кутия 7. В долната част на пещта 1 има решетка 8, през която въздухът, необходим за изгаряне (окисляване) на горивото влиза в пещта. Централната част на пещта има два реда стени - външна и вътрешна. Външният ред стени образува обвивката 9 на пещта, а вътрешният, който е облицован с огнеупорни тухли, образува огнището 10. И двата реда стени са свързани помежду си с връзки. В задните стени на пещта се прави отвор за винт 11, през който въглищата се хвърлят върху решетката. Предната стена на пещта е тръбен лист 12.
Цилиндричната част на котела е изработена от стоманени листове. В него се помещават димоотводни тръби 13 и пламъчни тръби 14, през които газовете преминават от пещта към димната кутия 7. В пламъчните тръби 14 допълнително са монтирани прегревателни елементи. Цялото пространство на котела около димните и пламъчните тръби е изпълнено с вода.
В най-високата точка на цилиндричната част на котела 2 е разположен сух уред 15. В горната част на димната кутия 7 е монтирана тръба 16, през която се отвеждат отработените газове.
Фиг. 4 Схема на общото устройство и принципа на работа на парния локомотив:
1 - горивна камера; 2 - парен котел; 3 - парен двигател; 4 - колянов механизъм; 5 - водещи колооси; 6 - кабина на водача; 7 - димна кутия; 8 - решетка; 9 - корпус на пещта; 10 - пожарна кутия; 11 - отвор за винт; 12 - тръбен лист; 13 - димни тръби; 14 - пламъчни тръби; 15 - сух параход; 16 - тръби за отработени газове; 17 - плъзгач; 18 - рамка; 19 - ходова колела; 20 - поддържащи колооси; 21 - нежно
Парен двигател 3 парен локомотив се състои от цилиндър, бутало и прът. Буталният прът на парната машина е свързан към плъзгача 17, през който механичната енергия се предава към манивелата 4.
Екипажът на локомотива се състои от кабина (кабина) машинист 6, рама 18, колооси с букси и пружинно окачване. Колелите на парен локомотив изпълняват различни функции и съответно се наричат: движещи се 19, водещи 5 и поддържащи 20.
Неразделна, макар и независима част от главния парен локомотив е тендер 21, който съдържа гориво, вода и смазочни материали, както и механизъм за подаване на въглища.
Принципът на действие на парен локомотив се основава на следното (виж фигура, 4, б). Горивото се подава чрез механизъм за подаване на въглища от тендера 21 през отвора за винт 11 към решетката 8 на горивната камера на пещта.
Въглеродът и водородът на горивото взаимодействат с кислорода на въздуха, който влиза в пещта през решетката 8 - горивото гори. В резултат на това вътрешната химическа енергия на горивото (ICE) се превръща в топлинна енергия (TE), пренасяна от газове.
Газовете с температура 1000 - 1600 ° C преминават през тръбите за пламък и дим и загряват стените им. Топлината от стените на пещта и тръбите се прехвърля към водата. В резултат на нагряване на водата се образува пара, която се събира в горната част на цилиндричната част на котела. От сухия параход 15 на котела парата с налягане 1,5 MPa (15 kgf / cm 2) и температура около 220 ° C навлиза в парната машина 3 (виж фигура, 4, а).
В парната машина енергията на парата се преобразува в механична енергия (ME) на транслационното движение на буталото (виж фигура 4b). По-нататък, чрез пръта и плъзгача, енергията се прехвърля към коляновия механизъм, където се преобразува във въртящ момент M k, който задвижва задвижващите колела на парния локомотив. Когато колелата взаимодействат с релсите, въртящият момент M k се реализира в силата F k (движеща сила), която осигурява движението на локомотива.
Парните локомотиви се отличават преди всичко с тяхната простота на дизайн и следователно висока надеждност при работа, както и консумация на най-евтиното гориво (въглища, торф и др.). Този тип локомотив обаче има редица сериозни недостатъци, които предопределиха замяната му с други видове тяга: много ниска ефективност на локомотива, висока трудоемкост на работата на локомотивната бригада, особено при отстраняване на шлаката от пещта, висока разходи за текуща поддръжка и ремонт на котела във връзка с производствените разходи и работата на парен локомотив, малък (100 - 150 km) пробег без попълване на запаси от въглища и до 70 - 80 km - без комплект вода.
Какви са причините за ниската ефективност на парните локомотиви? Изброяваме основните начини за загуба на енергия в парния котел на работещ парен локомотив:
част от въглищата (малки парчета), попадайки в пещта, не изгарят, а попадат през решетката или заедно с газовете през тръбата се изпускат в атмосферата;
големи загуби на топлинна енергия по време на взаимодействието на повърхността на котела и околния въздух, особено през зимата;
от газове, излизащи през тръбата, които имат достатъчно висока температура (около 400 ° C |.
За да се повиши ефективността на процеса на пренос на топлина от газове към вода в котела, би било необходимо да се увеличи няколко пъти дължината на пламъчните тръби и котела, което по принцип е невъзможно поради ограниченията за теглото и размера на локомотива . Поради тези причини само 50-60% от вътрешната химическа енергия на горивото отива за образуване и прегряване на пара в локомотивния котел. Следователно ефективността на пещта и котела заедно е 50-60% (виж фигура, 4b).
И накрая, основният недостатък на парните двигатели на парни локомотиви е конструктивната невъзможност да се постигне тяхната ефективност от повече от 15 - 20%. Steam, извършване на работа, т.е. движейки буталото, то трябва да се разшири по обем, докато налягането му се изравни с атмосферното налягане. За да направите това, е необходимо многократно да се увеличи работният ход на буталото в цилиндъра, което е невъзможно да се направи при условията на ограниченията за тегло и размер на локомотива. При домашните парни локомотиви всъщност беше възможно да се постигнат стойности на ефективност на парната машина от 12 - 14%.
Като цяло ефективността на парен локомотив, определена чрез произведението на ефективността на отделни елементи от енергийната верига, може да бъде 5 - 7%, т.е. от всеки 100 тона въглища само 5 - 7 тона отиват за създаване на движеща сила, останалото се губи безвъзвратно (отива за отопление и замърсяване на околната среда).
Какви са начините за подобряване на ефективността на локомотивната тяга?
Първо. Ако котлите на отделни парни локомотиви се комбинират и поставят на земята, те са топлоизолирани от околната среда (изграждане на сграда), налягането на парата в котлите се повишава значително и парната машина се заменя с по-икономичен двигател, например парна турбина, чиято енергия се прехвърля към електрически генератор, в резултат на което се получава топлоелектрическа централа. От него електрическата енергия може да се прехвърля към локомотивите чрез снабдяване на техните колела с електродвигатели. Така възникна идеята за използване на електрически локомотиви за теглене - електрически локомотиви.
Второ. Ако вместо парна електроцентрала с външно горене (котел и парен двигател) на локомотив се постави двигател с вътрешно горене, ще се получи дизелов локомотив; ако газотурбинният двигател е газотурбинен локомотив; ядрен реактор - ядрен локомотив.
И третото. Ако заменим парната машина и коляновия механизъм на парен локомотив с турбогенератор (парна турбина и електрогенератор) и захранваме колело с електродвигатели, ще възникне локомотив с парна турбина.
Общата структура и принципите на работа на изброените по-горе типове локомотиви ще бъдат разгледани в следващите параграфи.
Представям на вашето внимание моя 3-ти парен локомотив ИС-20
Мащаб - 1:25
Дължина на модела 70см
Ширина около 11,5 см
Височина около 20 см
Тегло на парен локомотив 3 кг
материали:
Джанти - 3D отпечатани (пластмаса)
Биелни пръти и елементи от сложни геометрични форми - дървени владетели
Всичко останало - лист PVC с дебелина 1-6 мм
Цялата работа отне около 5 месеца.
технология:
Всичко е описано максимално подробно в една приказка: http://karopka.ru/forum/forum191/topic20819/
Първо беше изграден 3D модел, след което елементите бяха изрязани според получените чертежи.
Инструменти - бормашина Dremel, прободен трион Prokson
Не бях прикачен към конкретна кола, пред вас е сборно изображение на този локомотив след версия 20-1
Страна на строителство на СССР;
Години на построяване 1932 - 1942г
Заводи: Коломенски, Ворошиловградски
Период на действие 1933 - 1972г
Общо построени 649 единици
Проектна скорост 115 км/ч
Дължина на локомотива 16 365 мм
Работно тегло на парния локомотив 133 - 136 t
Мощност 2 500 - 3 200 к.с
Теглителна сила до 15 400 kgf
История:
До 1930 г по съветските железници беше необходимо значително да се увеличи скоростта на пътническите влакове. Парен локомотив Су с максимална скорост от 125 км/ч и мощност 1500 к.с. вече не може да отговаря на тези изисквания. Основният пътнически локомотив тип 1-4-2 е разработен от Централното локомотивно конструкторско бюро (CLPB) през 1932 г. И по време на създаването си той е най-мощният пътнически парен локомотив в Европа. Носител на голямата награда на Световното изложение в Париж (1937 г.). Най-силният и най-мощният пътнически парен локомотив в историята на съветското парен локомотив. Характеристика на локомотива беше голямото обединение в много детайли с товарния локомотив FD.
При проектирането на този модел са използвани най-модерните технологии, използвани тогава в локомотивната сграда. По време на разработката конструкторите К. Сушкин, Л. Лебедянски, А. Сломински успяха да използват за новия парен локомотив не само котела и цилиндрите от неговия предшественик, парен локомотив FD, но и много други агрегати.
През април работните чертежи на новия парен локомотив са получени от ЦЛПБ до Коломенския завод, който с участието на Ижорския завод на 4 октомври 1932 г. произвежда първия пътнически парен локомотив от 1-4-2 Тип. По решение на работниците на завода новият парен локомотив получава серия IS - Йосиф Сталин.
От април до декември 1933 г. се провеждат изпитания. При тях локомотивът показва мощност от 2500 к.с., което е повече от два пъти по-голяма от мощността на парния локомотив Су, а в някои случаи стойността на мощността на ИС достига дори 3200 к.с.
През 1934 г. на 17-ия конгрес на Всесъюзната комунистическа партия на болшевиките е взето решение, че парният локомотив IS трябва да стане основна единица на парка на пътническите локомотиви във втората петилетка.
В предвоенните години парните локомотиви от серията IS работеха по много пътища в европейската част на СССР и Сибир. Именно "ИС" подкара "Червената стрела". И именно "Сталин" бяха най-бързите, ускорявайки до 115 км / ч, а в опростена кутия - до 155 км / ч.
По време на войната те са съсредоточени в източните райони на страната.
След войната локомотивът работи със скорости не по-високи от 70 км / ч, така че опростената качулка е премахната от него. През април 1957 г. обаче този локомотив със специален влак достига скорост от 175 км/ч, което е последният скоростен рекорд за парна тяга в СССР.
Парните локомотиви IS обслужваха такива важни райони като: Харков - Минерални води, Москва - Смоленск - Минск, Москва - Огърлица - Валуйки, Мичуринск - Ростов на Дон и други, на които замениха пътническите парни локомотиви на Su, S, L серия и др.
Тези локомотиви са работили с влакове до 1966-1972 г.
В разгара на борбата срещу култа към личността всички „IS“ бяха преименувани на „FDP“ с представка „пътник“
Времето е било жестоко към някога известния сериал. Оцеляла е само една кола, монтирана на пиедестал в Киев.
Union Pacific "Чалънджър"
Парен локомотив е автономен локомотив с парна електроцентрала, която използва парни двигатели като двигател.
Парните локомотиви са едно от уникалните технически средства, създадени от човека, те извършват основния обем на транспорта през 19-ти и първата половина на 20-ти век, играейки значителна роля в растежа на икономиката на много страни.
Парните локомотиви непрекъснато се усъвършенстваха и развиваха, което доведе до голямо разнообразие от дизайни, включително такива, които се различаваха от класическия.
Класификация на парните локомотиви
Според аксиалната формула
Описва броя на ходовата, задвижващата и поддържащата ос. Методите за писане на аксиални формули (видове) са много разнообразни. В руската форма записите отчитат броя на всеки тип оси, в английския - всеки тип колела, а в стария немски отчитат само общия брой на осите и задвижващите. И така, аксиалната формула на китайския парен локомотив QJ на руски език ще бъде 1-5-1, на английски - 2-10-2, а на старонемски - 5/7. Освен това имената от американската класификация бяха присвоени на много типове, например: 2-2-0 - "Американец", 1-3-1 - "Прери", 1-4-1 - "Микадо", 1-5 -0 - "Декапод".
Бягащи колела- свободни (тоест теглителните сили от тяговите двигатели не се предават на тях) колооси, разположени пред задвижващите колела. Те служат за разтоварване на предната част на локомотива, както и за подобряване на напасването на локомотива в извивки.
Съгласно условията за вписване в кривите осите на ходовата част трябва да имат значително отклонение от средната ос на локомотива. Те са поставени върху въртяща се талига, способна да се движи напречно спрямо рамата на локомотива.
Задвижващи колела- колооси, към които тяговите сили се предават директно от двигателите на локомотива.
Поддържане на колела- служат за поддържане на задната част на локомотива и осигуряват вписване в завои.
Според броя на цилиндрите на парната машина
Най-разпространената двуцилиндров(по един цилиндър отдясно и отляво) парните локомотиви са по-прости и по-надеждни като дизайн, но многоцилиндровите имат по-добри динамични характеристики.
В трицилиндровлокомотиви 2 цилиндъра са разположени извън рамката, а третият между тях.
В четирицилиндровлокомотиви, два цилиндъра са разположени извън рамката, а останалите два могат да бъдат разположени или между половините на рамката, или отвън, и в този случай 2 цилиндъра от всяка страна, на свой ред, могат да бъдат разположени или един след друг :
Или едно над друго:
На четирицилиндрови парни локомотиви е използвана машина от комбиниран тип:
комбинирана машинаима два (или повече) работни цилиндъра с различни диаметри. Прясна пара от котела влиза в по-малкия цилиндър с високо налягане. След работа там (първото разширение), парата се байпасира в по-голямо ниско налягане. Тази схема на работа позволява по-пълно използване на парната енергия и повишаване на ефективността на двигателя.
Принцип на действие:
Схема на локомотив:
HPC - цилиндър за високо налягане.
LPC - цилиндър с ниско налягане.
Според вида на използваната пара
На наситена пара- парата, получена след изпаряване на водата, веднага влиза в цилиндрите. Такава схема беше използвана при първите парни локомотиви, но беше много неикономична и силно ограничена мощност.
На прегрята пара- парата се нагрява допълнително в пароперегревател до температура над 300 °C, след което влиза в цилиндрите на парната машина. Тази схема ви позволява да постигнете значителни спестявания на пара (до 1/3) и следователно на гориво и вода, поради което се използва в по-голямата част от произвежданите мощни парни локомотиви.
Прегревателят е система от тръбни канали, преминаващи през пещта (вижте раздела "котли").
Схема на парен локомотив
Специален вагон, прикрепен към парен локомотив, е предназначен за превоз на гориво за локомотива (дърва, въглища или масло) и вода. За мощни парни локомотиви, които консумират голямо количество въглища, в тендера се поставя и механично подаващо устройство (копал).
2. Шофьорска кабина
Няма смисъл да се описва предназначението на всички органи за управление и контролни устройства, по един или друг начин те са свързани с подаването и разпределението на пара.
Някои от крановете, клапаните и манометрите са дублирани от съображения за безопасност или за горещ ремонт.
Има и обратен лост за превключване на задвижването напред-назад и лост за регулиране на количеството подаване на пара към цилиндрите, „газ“ с една дума.
Има също спирачен лост и задвижване на свирката. Вместо лостове могат да се използват клапани.
Тъй като парен локомотив е опасно нещо, в кабината трябва да има двама души, които да наблюдават инструментите.
И да, в пилотската кабина е горещо.
3. Свирка
За подаване на сигнали на парен локомотив е инсталирано просто, но много важно устройство - парна свирка, чието задвижване се вкарва в кабината на машиниста. Ако свирката е дефектна, е забранено пускането на локомотива под влака.
Съвременните парни локомотиви са оборудвани с многотонни свирки.
4. Тяга от реверс към механизъм за разпределение на пара
Свързан е с лоста за заден ход в кабината, с помощта на който се превключва движението напред и назад. В съвременните парни локомотиви същият лост регулира подаването на пара към цилиндрите.
Предназначен е за защита от разрушаване на оборудване и тръбопроводи от свръхналягане, чрез автоматично освобождаване на излишната пара.
7. Пясъчник
Контейнер с пясък, инсталиран на тягов подвижен състав (локомотив, трамвай и др.). Той е част от системата за подаване на пясък, предназначена да доставя пясък под колелата, като по този начин увеличава коефициента на сцепление на колелата към релсите.
За подаване под колелата се използва сух кварцов пясък. С помощта на сгъстен въздух пясъкът се подава от пясъчника към специални дюзи, които насочват струя пясък към зоната на контакт на колелата с релсите. На парните локомотиви, като правило, в горната част на парния котел са монтирани една или повече пясъчници.
Върху котела е монтирано тяло за пясъчник, напълнено със сух фин пясък. В тялото има дюзи, които доставят пясък към тръбите, водещи към колелата на локомотива. В кабината на водача е монтиран кран, с помощта на който въздухът се насочва към дюзите.
Сушилнята е част от котела и служи за отделяне на пара от водни капчици и частици котлен камък (за да не попаднат в машината).
Кухината вдясно е пясъчник.
Началото на парния тръбопровод се намира в сухопарния уред, оттук (през дебела тръба) парата през регулаторния клапан навлиза в паропрегревателя, а оттам в парната машина. Регулаторът ви позволява много плавно да увеличите подаването на пара и по този начин да контролирате мощността на локомотива. Ръкохватката за управление на този клапан се намира в локомотивната кутия.
Предназначени за захранване на спирачната мрежа на влака със сгъстен въздух и за обслужване на различни механизми, като пясъчници.
Това е компресор (помпа), задвижван от малка парна машина, захранвана от общ бойлер.
Производителност - около 3000 литра въздух в минута.
Намира се в предната част на локомотива. Той събира газовете, излизащи от димните и пламъчните тръби, и се изпуска в атмосферата през комина.
Той играе важна роля в създаването на тяга в пещта, което от своя страна може значително да увеличи мощността на локомотива. (Колкото по-добра тяга, толкова повече въздух преминава през пещта. Колкото повече въздух, толкова по-добре гори. Колкото по-добре гори, толкова по-висока е температурата.)
За да създадете тяга в камината, е необходимо да създадете вакуум в димната кутия:
Отработената пара от цилиндрите на машината се втурва в конуса на тръбата и засмуква газовете от пещта. Това създава срив.
15. Поддържаща количка
Поддържащите колеси са свободни (тоест теглителните сили от тяговите двигатели не се предават на тях) колооси, разположени зад задвижващите колела. Те служат за поддържане на задната част на локомотива и гарантират, че се вписват в завои.
Устройство, което последователно насочва потока пара в различни кухини на цилиндъра.
Бутален пароразпределител (отгоре).
Схема на работа.
Има и дистрибутори на макари:
В зависимост от положението на макарата (1), прозорците (4) и (5) комуникират със затворено пространство (6), заобикалящо макарата и изпълнено с пара, или с кухина (7), свързана с атмосферата.
Конструктивни елементи на парен котел, които служат за увеличаване на отоплителната площ.
Тръбите преминават през целия котел и отдават топлината на преминаващите през тях газове на водата в котела.
тънък, сините тръби са димни тръби.
Дебелите тръби са пламък, те имат тръби за прегревател вътре в тях (жълти). Бяла, дебела тръба (отгоре) отива от сушилнята към прегревателя.
Любопитно е, че парен локомотив, като автомобил, изисква висококачествено гориво. Ако въглищата са с лошо качество, пожарните тръби бързо се запушват със сажди. Почистването им не е най-лесната задача.
С течение на времето тръбите изгарят и те се заменят с нови.
Пламенните тръби са основният компонент тръбни прегреватели.
Пламъчните тръби са дебели сини тръби с жълти тръби, минаващи през тях.
Жълтите тръби са част от прегревателя.
В колектора (голямо жълто нещо) парата от парахода се разпределя през тънки тръбички (които от своя страна преминават в контур вътре в пламъчните камери) и се нагрява до ~ 300g. и влиза в цилиндрите на машината през дебела тръба.
35. Втулка спирачна линия
Всеки вагон е оборудван със спирачна система, задвижвана от сгъстен въздух от локомотива.
Втулката е предназначена за свързване на вагоните към общата спирачна система.
38. Настържете
Това е чугунена решетка, върху нея лежи горящо гориво (въглища, дърва за огрев). Решетката има дупки или прорези, през които пепелта се разлива в пепелника.
Пепелник (духалка) - бункер, разположен в долната част (под решетката) на локомотивната пещ, който служи за събиране на пепел и шлака в резултат на изгарянето на гориво. Пепелникът трябва да може да се почиства периодично.
Кутия от стомана или чугун, съдържаща плъзгащ лагер, втулка, смазка и устройство за подаване на смазка към шейната на оста, или търкалящ лагер и смазка.
Еластичен елемент на окачването на автомобила. Пружината пренася натоварването от рамата или каросерията към ходовата част (колела, релсови ролки и др.) и омекотява удара при преминаване по неравни пътеки.
Сега, когато читателят се запозна с основните елементи на парен локомотив, е време да разберем как работи.
Принцип на действие
Тревитик построява кръгова железница в Лондон, по която локомотивът се движи със скорост 20 км/ч без товар и със скорост 8 км/ч с товар 10 тона.
Парният локомотив на Тревитик изгаря толкова много въглища, че изобретението не осигурява никакви търговски ползи. Поради теглото си, парният локомотив бързо направи безполезни релси, предназначени за малки "конски" вагони.
През следващите години Тревитик проектира и построи още няколко парни локомотива.
Локомотивът е имал две оси, върху които отгоре е положен хоризонтален парен котел. Отстрани имаше единичен парен цилиндър, който чрез връзка и хоризонтално зъбно колело привеждаше в движение механичните „крака“, разположени в задната част на локомотива.
Краката се придържат последователно към пътеката и избутват локомотива напред, за което прякорите „Ходещ локомотив“ се залепват за локомотива
През 1815 г., по време на тестове за повишаване на налягането, котелът експлодира. Локомотивът е унищожен и няколко души загинаха. Този инцидент се смята за първия в света железопътен инцидент.
"Пухтящ Били"
Вероятно първият парен локомотив, който е наистина практичен. За първи път на него бяха внедрени влакове за управление само поради залепването на колелата към релсите, без никакви допълнителни устройства (като стелаж на релсите).Вградени 1813-1814 Уилям Хадли, Джонатън Фостър и Тимъти Хакуърт за собственика на мината Wylam Кристофър Блекет.
Puffing Billy е най-старият оцелял парен локомотив.
През 1814 г. английски изобретателпроектира първия си локомотив, предназначен да тегли вагони с въглища за железопътна линия в мината.
Автомобилът е кръстен "Блухер" в чест на пруския генерал Гебхард Леберехт фон Блухер, който стана известен с победата си в битката с Наполеон при Ватерло.
По време на изпитанията локомотивът провежда влак от осем натоварени вагона с общо тегло около 30 тона със скорост до 6-7 км/ч.
След 15 години, Стивънсън построява парен локомотив - това е първият парен локомотив в света с тръбен парен котел.
Дирекцията на транспортната компания Manchester-Liverpool Road обяви безплатен конкурс за най-добър дизайн на локомотива. Стивънсън изложи в Rainhill своя нов парен локомотив, Ракетата, построен в неговата фабрика.
Със собственото си тегло от 4,5 тона този парен локомотив свободно теглеше влак с общо тегло 17 тона със скорост 21 км / ч. Във всички отношения Ракетата се оказа с порядък по-добра от всички други локомотиви .
Истински локомотив Стивънсън. Музей на науката (Лондон)
Реплика. Национален железопътен музей. Йорк, Англия
Оттогава започва ерата на парните локомотиви.
Това се случи в Париж на 22 октомври 1895 г. Пътническият влак, неспособен да намали скоростта на наклона, изби спирката на коловоза, изхвърли се на перона на гарата, проби стената на сградата и се срути от високо на улицата.
В резултат на катастрофата са ранени петима души. Единственият загинал е Мари-Огюстин Агилар, продавачка на вечерни вестници, чийто павилион е ударен от рухнала стена.
Най-бързият ферибот
"Mallard" No 4468, проектирана от Найджъл Грейсли (Англия).
Локомотивът е дълъг 22,4 метра и тежи около 270 тона.
През 1938 г. той поставя рекорд за скорост за парни локомотиви - 202,7 км/ч.
Най-масивният парен локомотив
Разработено през 1910 г. от завода в Луганск. Произвежда се до 1957 г. от заводите в Харков, Сормовски, Коломна и Брянск. Издадени около 10 000 копия.
Парен локомотив "Андрей Андреев"
Единственият локомотив в света с колело 4-14-4. Имаше седем задвижващи оси. Направи само едно пътуване и след това изчезна.
Факт е, че поради дължината си не се вписваше в извивките и излизаше извън релсите.
Стоя на гара "Щербинка" 25 години и през 1960 г. е изпратен за скрап.
Кръстен на този човек.
Парен локомотив "Йосиф Сталин"
Гордостта на съветската локомотивна индустрия - по време на създаването си той беше най-мощният пътнически парен локомотив в Европа и именно той спечели Голямата награда на Световното изложение в Париж през 1937 г.
Ускорява се до 155 км/ч.
Същият експрес, толкова обичан от Агата Кристи. Сега е много популярен.
S1 "Голям мотор"
На Световното изложение в Ню Йорк през 1939 г.
Най-големият експериментален парен локомотив с твърда рамка, създаван някога. Той стана единственият парен локомотив в света с аксиална формула 3-2-2-3, но за разлика от други видове съчленени локомотиви, той имаше твърда рамка.
Според първоначалния проект се предполагаше, че парният локомотив ще може да тегли влак с тегло до 1000 тона и да се движи в същото време със скорост до 160 км/ч, но тази цел не беше постигната.
Недостатъчното тегло на сцеплението на локомотива (локомотивът тежеше малко) доведе до доста често приплъзване на колелата, а изключително дългата дължина на локомотива (42,8 m) ограничава неговата полезност, предотвратявайки преминаването на завои по повечето железопътни релси в Пенсилвания.
Единственият построен екземпляр е в експлоатация до декември 1945 г., а през 1949 г. е изпратен за скрап.
Union Pacific "Голямото момче"
Парните локомотиви Big Boy (американска компания ALCO) са най-големите серийни парни локомотиви в света (дължината на парния локомотив с тендер е 40,47 метра) и вторият по големина в историята на световното строителство на парни локомотиви (след експерименталния PRR S1 парен локомотив), както и най-тежките локомотиви в света (масата на парен локомотив с тендер е 548,3 тона).
бойлер
Котелът се състои от три основни части: пещ, цилиндрична част и димна кутия.
- Огнище. Изгарянето на горивото се извършва в пещта. Горивото се зареждаше или ръчно през отвор за винт, затворен с капаци, или, в по-късните серии парни локомотиви, с помощта на специално устройство - механична хранилка(кочелар).
- Тиган за пепел(издуха). Намира се под решетката на горивната камера. Остатъците от изгоряло гориво се натрупаха в пепелника. Пепелникът е оборудван с клапани за регулиране на количеството въздух, влизащ в пещта. Пепелникът беше почистен през специални отвори с метални стъргалки.
- Цилиндрична част. До определено ниво, напълнено с вода. Има димни тръби, през които газообразните продукти от изгарянето на горивото от пещта се движат към димната кутия, като едновременно с това нагряват водата наоколо. Над димните тръби преминават пламъчните тръби, вътре в които са монтирани елементи на прегревателя.
- Прегревател- устройство, състоящо се от тръби, преминаващи през цилиндричната част на котела, и колектор, комуникиращ с тях чрез свързващи тръби. Паропрегревателят повишава температурата на парата до 350-400°, което повишава ефективността на парния локомотив;
- качулка за пара(сухопарник) - пространство за събиране на готова пара под формата на издатина в горната част на цилиндричната част на котела. В допълнение към основната капачка на локомотива могат да се монтират допълнителни капачки, парата от която се захранва с допълнителни устройства - електрогенератор за фенер (в по-късни серии) и др.;
- Регулатор- устройство, с помощта на което машинистът вкарва пара в машината и променя скоростта на локомотива. Регулаторът се намира в капака за пара и може да се състои от един или два клапана. Регулаторите с един клапан имаха много голяма сила на отваряне, с която понякога водачът не можеше да се справи сам. При двуклапанните регулатори малкият клапан подпомага отварянето на големия клапан, което решава този проблем. Използването на малък клапан също направи възможно спестяването на пара - ако локомотивът работи на празен ход, парата, дадена само от малък клапан, може да бъде достатъчна за движение, което дори породи стабилен израз - „на малък клапан“, тоест движението е тихо, небързано. В най-мощните съветски парни локомотиви от серията FD и IS броят на клапаните достига 4-5;
- Парен сепаратор (парна сушилня) - устройство за отделяне на пара от водни капчици;
- Инжекторите са устройства за подаване на прясна вода от котела до котела. В някои локомотиви вместо инжектори са използвани бутални помпи;
- димна кутия- предната част на котела, в която е разположен колектора на прегревателя, конусно устройство(силов конус) и комин. В димоотводната камера също са разположени колектор, искрогасители и сифон (парно устройство за създаване на вакуум в димната кутия по време на безпарния локомотив). От предната страна кутията за пушек се затваря с шарнирен капак, който може да се отваря за почистване на димната кутия и за отстраняване на тръби по време на ремонт. За оглед на кутията и почистването й има по-малка вратичка на фронтона;
- конусно устройство. Освобождава отработената пара в комина, създавайки тяга в пещта. При някои парни локомотиви размерът на отвора на конусното устройство може да се промени, променяйки съответно тягата. В локомотивите с кондензация на пара вместо конусно устройство се използва вентилатор (т.нар. „димоотвод“), задвижван от парна турбина.
- Предпазни клапани- устройства за освобождаване на налягането в котела, ако то надвиши определена безопасна граница. Проектиран за предотвратяване на експлозия на парен котел в случай на аварийна работа. топлоизолация. За да се намалят топлинните загуби отвън, котелът е покрит със слой изолация между стените на котела и външната стоманена обшивка.
- Механичнипредставляват пружинен клапан, който се отваря леко при достигане на определено налягане и се затваря отново след освобождаване на налягането до безопасно ниво.
- Топливоса тапи от нискотопим метал, разположени вътре в пещта. При превишаване на определена температура (например при прекомерно кипене на водата), топенето на тапата води до разхерметизиране на котела, бързо освобождаване на налягането и в същото време заливане на огъня в пещта с вода от котела.
Характеристики на котела
Котелът се характеризира със следните параметри:
- Обща отоплителна площ, m 2 . Тази зона се състои от нагревателните зони на пещта, зоната на прегревателя, както и зоните на пожарните и пламъчните тръби;
- Обем на парното пространство, m 3
- Огледало за изпаряване, m 2
- Работно налягане, атм
Колата
Парният двигател на локомотива се състои от цилиндри, отляти като едно цяло с кутии за макари, механизъм за прехвърляне на сила към задвижващите колела (маяновилен механизъм) и механизъм за разпределение на пара. Цилиндрите на парната машина (от които има 2 или повече на парен локомотив) са отлети от стомана и закрепени към рамката с болтове и клинове.
В парните локомотиви са използвани следните видове парни двигатели:
- Обикновен двуцилиндров- прост като дизайн, но има ниска мощност и ниска ефективност;
- Прост многоцилиндров- има по-голяма мощност, но е сложен като дизайн;
- Комбинираната машина също има голяма мощност и добра икономичност, но освен сложната си конструкция има проблеми при шофиране с чести спирания.
Въпреки недостатъците, повечето парни локомотиви използваха прости двуцилиндрови двигатели, ефективността беше увеличена чрез въвеждането на прегревател, а мощността беше увеличена чрез създаването на съчленени локомотиви.
Механизмът за разпределение на парата (обикновено рокер) на парен локомотив се състои от зад кулисите 1, люлееща се на ос и свързана с долния си край към пръст контра манивела 2, монтиран на задвижващото колело под определен ъгъл към манивела. Движението от крилата се предава с помощта на радиална тяга 3 горен край на лоста ( махало) 4; долният край на махалото получава движението от обхождане 5. Движение макара 6 комуникира от междинна точка на махалото. С помощта на кобиличния механизъм се извършват всички фази на разпределение на парата (шпула), мощността на локомотива се регулира чрез промяна на степента на пълнене (отрязване) на парата в цилиндър 7 и обръщане 8 - получаване на заден ход движение на локомотива.
В някои случаи, за временно увеличаване на теглителната сила (при тръгване и изкачване), на парни локомотиви, в допълнение към главния парен двигател, се монтира спомагателен ( бустер), прехвърляне на работа към носещите оси на локомотива или към ос на тендера.
Други елементи на локомотивната машина:
- Маслени уплътнения— уплътнения, предотвратяващи изтичане на пара;
- Байпаси- специални устройства, които бяха разположени върху кутията за макари. Байпасите работеха като байпасни клапани, когато регулаторът беше затворен (при липса на подаване на пара) и не позволяваха на цилиндрите да спират локомотива при движение по инерция.
екипаж
екипаж, или работа с рамка, част от локомотива се състои от рама, на която са монтирани котела и цилиндрите, колела с букси, пружини с балансьори и талиги.
- Кадър- метална носеща конструкция, към която е прикрепена останалата част от локомотива;
- предна талига. В много проекти на парни локомотиви предната талига е сложна структура, която помага на парния локомотив да се вписва в завои. Например, в парните локомотиви от серия C е използвана талигата Tzara-Krauss, която съчетава ходовата и предната задвижваща двойка колела. В същото време, в момента на преминаване на завоя, оста на бегача се завъртя и задвижващата двойка получи съответно странично изместване в обратна посока.
- Водеща колела. Тази двойка беше пряко засегната от машината чрезтеглич за задвижване.
- Съединителни колела. Тези колела се въртяха от водещата двойка нагоретеглич на теглича.
- Бягащи колела. Имаше 1 или 2 двойки бегачи, някои парни локомотиви можеха да отсъстват (локомотиви с формули 0-X-X).
- Поддържане на колела. Те бяха разположени под кабина или камина. В зависимост от аксиалната формула те биха могли да отсъстват. Парните локомотиви с поддържащи колела бяха по-подходящи за заден ход.
- Аксиални кутии- места за закрепване на краищата на осите на колелата.
- Пружините са еластични елементи, разположени между колелата и рамката. Пружините потискат вибрациите.
Файл:Парен локомотив база.png
Пружинно окачване на локомотива: 1 - пружина; 2 - опорни стълбове; 3 - пружинно окачване; 4 - балансьори; 5 - напречен балансьор
Кутиите се поставят върху оста ( втулки), в който лагерите са поставени в контакт с шейните на осите. Смазката се излива във втулките. Върху бусовата кутия лежи пружина, при чието трептене буксовата кутия се движи нагоре и надолу в рамката. Водачите на оста са прикрепени към изрезите на рамката: един от тези водачи е направен наклонен, а между кутията на оста и водача е поставен клин (кутия), с който можете да регулирате междината. За по-добро разпределение на натоварването върху отделните колела, пружините са свързани помежду си балансьори.
За повече информация относно структурата на екипажа и за аксиалните формули вижте статията Аксиална формула на парен локомотив.
- засечка- устройство за свързване на вагони и локомотив във влак.
- Буфер- елементи, разположени в точката на скачване и предотвратяващи остри удари при свързване на вагони.
Бут
В кабината имаше шофьори (локомотивна бригада ) и всички контроли на локомотива бяха концентрирани. Задната част на камината с отвор за винт за зареждане на гориво също влезе в кабината.
Нежна
Нежна - специален вагон, прикрепен към задната част на парен локомотив, в който имаше запаси от вода и гориво за котела. Често търговете са имали стандартен дизайн и са били използвани с няколко серии парни локомотиви. В индивидуалните парни локомотиви офертата съдържаше и специално оборудване за кондензиране на отработената пара (нежни кондензатори), автоматично подаващо устройство за въглища.
Оборудване
- спирачки. Парните локомотиви бяха оборудвани основно с автоматични въздушни спирачки на Westinghouse. Сгъстен въздух се изпомпва от паровъздушна помпа в специален резервоар и от резервоара се подава въздух към спирачни цилиндри, система от лостове, свързани с спирачни накладки. При отваряне на крана, разположен в кабината, налягането в общата въздушна линия на влака спадна и подложките бяха притиснати към колелата от налягането на въздуха от резервоара.
- скоростомер, осъществявано в действие от едно от колелата;
- Пирометър— устройство за измерване на температурата на прегрята пара;
- Пясъчник. Обикновено се монтира в горната част на котела. Пясъчникът съдържа специално пресят речен пясък, който се подава чрез натиск на пара към колелата при потегляне и придвижване нагоре по наклона, за да се увеличи триенето между колелата и релсите.
- Свирка. В последната серия парни локомотиви са използвани хармонични многотонални свирки.
литература
- Николски А. С., Парни локомотиви от серия С, изд. "Виктория", 1997г
- TSB, 2-ро издание
Видео: Парен локомотив и неговият принцип на действие
В някои страни все още се използват парни локомотиви, които са примитивни на фона на други технологии. Те са автономни локомотиви, използващи парен двигател като двигател. Първите такива локомотиви се появяват през 19 век и играят ключова роля в развитието на икономиката на редица страни.
Устройството на парния локомотив непрекъснато се подобряваше, в резултат на което се появяват нови дизайни, които са много различни от класическия. Така че имаше модели със зъбни колела, турбини, без търг.
Принципът на действие и устройството на парния локомотив
Въпреки факта, че има различни модификации на дизайна на този транспорт, всички те имат три основни части:
- парен двигател;
- бойлер;
- екипаж.
Парата се произвежда в парен котел - именно този агрегат е основният източник на енергия, а парата е основният работен флуид. В парната машина тя се превръща в възвратно-постъпателно механично движение на буталото, което от своя страна се трансформира във въртеливо движение с помощта на манивела. Поради това колелата на локомотива се въртят. Парата също така задвижва паровъздушна помпа, генератор на парна турбина и се използва в свирка.
Екипажът на машината се състои от ходова част и рамка и представлява подвижна база. Тези три елемента са основните при проектирането на парен локомотив. Също така към автомобила може да се прикрепи тендер - вагон, който служи като склад за въглища (гориво) и вода.
парен котел
Когато разглеждате устройството и принципа на работа на парен локомотив, трябва да започнете с котел, тъй като това е основният източник на енергия и основният компонент на тази машина. Към този елемент се налагат определени изисквания: надеждност и безопасност. Налягането на парата в инсталацията може да достигне 20 атмосфери или повече, което я прави практически експлозивна. Неизправността на всеки елемент от системата може да доведе до експлозия, която ще лиши машината от източник на енергия.
Също така, този елемент трябва да бъде лесен за управление, ремонт, поддръжка, да бъде гъвкав, тоест да може да работи с различни горива (повече или по-малко мощни).
Огнище
Основният елемент на котела е пещ, в която се изгаря твърдо гориво, което се захранва чрез подаващо устройство за въглища. Ако машината работи с течно гориво, тогава тя се захранва през дюзи. Високотемпературните газове, отделяни в резултат на горенето, пренасят топлината през стените на камината към водата. След това газовете, отдали по-голямата част от топлината си на изпаряване на вода и нагряване на наситена пара, се изхвърлят в атмосферата през комина и искрогасителя.
Образуваната в котела пара се натрупва в аспиратора-сух пара (в горната част). Когато налягането на парата надвиши 105 Pa, специален предпазен клапан го освобождава, изпускайки излишъка в атмосферата.
Гореща пара под налягане се подава по тръби към цилиндрите на парната машина, където притиска буталото и коляновия механизъм, причинявайки завъртане на задвижващия мост. Отработената пара навлиза в комина, създавайки вакуум в димната кутия, което увеличава въздушния поток в пещта на котела.
Схема на работа
Тоест, ако опишете принципа на действие по обобщен начин, всичко изглежда изключително просто. Как изглежда схемата на устройството за парен локомотив може да се види и на снимката, публикувана в статията.
Парният котел изгаря гориво, за да загрее вода. Водата се превръща в пара и докато се нагрява, налягането на парата в системата се увеличава. Когато достигне висока стойност, тя се подава в цилиндъра, където са разположени буталата.
Поради натиска върху буталата, оста се завърта и колелата се привеждат в движение. Излишната пара се изпуска в атмосферата чрез специален предпазен клапан. Между другото, ролята на последния е изключително важна, защото без него бойлерът щеше да бъде разкъсан отвътре. Ето как изглежда котелът на парен локомотив.
Предимства
Подобно на други видове, те имат определени предимства и недостатъци. Плюсовете са както следва:
- Простота на дизайна. Поради простата структура на парния двигател на парен локомотив и неговия котел, не беше трудно да се създаде производство в машиностроителните и металургичните заводи.
- Надеждност при работа. Споменатата простота на дизайна гарантира висока надеждност на цялата система. Практически няма какво да се счупи, поради което парните локомотиви работят 100 и повече години.
- Мощно сцепление при потегляне.
- Възможност за използване на различни видове гориво.
Преди това имаше такова нещо като "всеяден". Той беше приложен към парни локомотиви и определи възможността за използване на дърва, торф, въглища, мазут като гориво за тази машина. Понякога локомотивите се отопляват с производствени отпадъци: различни дървени стърготини, зърнени люспи, дървени стърготини, дефектно зърно, използвани смазочни материали.
Разбира се, тяговите възможности на машината бяха намалени, но във всеки случай това даде възможност да се спестят значителни средства, тъй като класическите въглища са по-скъпи.
недостатъци
Не и без недостатъци:
- Ниска ефективност. Дори при най-модерните парни локомотиви ефективността беше 5-9%. Това е логично, като се има предвид ниската ефективност на самата парна машина (около 20%). Неефективно изгаряне на горивото, големи топлинни загуби по време на пренос на парна топлина от котела към цилиндрите.
- Необходимостта от огромни запаси от гориво и вода. Този проблем стана особено актуален при работа с машини в сухи райони (например в пустини), където е трудно да се получи вода. Разбира се, малко по-късно бяха изобретени парни локомотиви с кондензация на отработена пара, но това не реши напълно проблема, а само го опрости.
- Опасност от пожар поради открит огън на горящо гориво. Този недостатък не е налице при безпожарните парни локомотиви, но обхватът им е ограничен.
- В атмосферата се отделят дим и сажди. Този проблем става сериозен, когато парните локомотиви се движат в границите на населените места.
- Трудни условия за екипажа, който обслужва автомобила.
- Сложността на ремонта. Ако нещо се повреди в парен котел, тогава ремонтите се извършват дълго време и изискват инвестиции.
Въпреки недостатъците, парните локомотиви бяха много оценени, тъй като използването им значително повиши нивото на индустрията в различни страни. Разбира се, днес използването на такива машини не е актуално, поради наличието на по-модерни двигатели с вътрешно горене и електродвигатели. Независимо от това, именно парните локомотиви положиха основата за създаването на железопътния транспорт.
Най-накрая
Сега знаете структурата на локомотивния двигател, неговите характеристики, плюсовете и минусите на работа. Между другото, днес тези машини все още се използват по железопътните линии на слаборазвитите страни (например в Куба). До 1996 г. те се използват и в Индия. В европейските страни, САЩ, Русия, този вид транспорт съществува само под формата на паметници и музейни експонати.