Паровая машина паровоза. Устройство и конструкция. Двигатель паровоза
Паровоз: устройство и принцип работы
Паровозы, устройство которых на фоне других технологий сегодня является примитивным, до сих пор применяются в некоторых странах. Они представляют собой автономные локомотивы, использующие в качестве двигателя паровую машину. Самые первые подобные локомотивы появились в XIX веке и сыграли ключевую роль в становлении экономики целого ряда стран.
Устройство паровоза постоянно совершенствовалось, в результате чего появлялись новые конструкции, которые сильно отличались от классической. Так возникли модели с шестернями, турбинами, без тендера.
Сегодня устройство паровоза можно считать устаревшим, так как еще в середине XX века были созданы тепловозы и электровозы – более экономичные локомотивы. Хотя, как уже говорилось, даже сейчас паровозы продолжают работать.
Принцип работы и устройство паровоза
Несмотря на то, что существуют разные модификации конструкций этого транспорта, все они имеют три основные части:
- паровую машину;
- котел;
- экипаж.
В паровом котле получают пар – именно этот агрегат является первичным источником энергии, а пар – основным рабочим телом. В паровой машине оно преобразуется в возвратно-поступательное механическое движение поршня, которое в свою очередь при помощи кривошипно-шатунного механизма трансформируется во вращательное. Благодаря этому колеса паровоза вращаются. Также пар приводит в движение паровоздушный насос, паротурбогенератор и используется в свистке.
Экипаж машины состоит из ходовой части и рамы и представляет собой передвижное основание. Эти три элемента являются основными в устройстве паровоза. Также к машине может примыкать тендер – вагон, который служит хранилищем угля (топлива) и воды.
Паровой котел
При рассмотрения устройства и принципа работы паровоза начинать нужно с котла, так как это первичный источник энергии и главный компонент данной машины. К этому элементу предъявляются определенные требования: надежность и безопасность. Давление пара в установке может достигать 20 атмосфер и более, что делает его практически взрывчаткой. Нарушение работы какого-либо элемента системы может привести к взрыву, что лишит машину источника энергии.
Также данный элемент должен быть удобным в управлении, ремонте, обслуживании, быть гибким, то есть уметь работать с разным топливом (более или менее мощным).
Топка
Основной элемент котла – топка, где сжигают твердое топливо, которое подается при помощи углеподатчика. Если же машина работает на жидком топливе, то его подают через форсунки. Выделяемые в результате сгорания высокотемпературные газы передают тепло через стенки огненной коробки воде. Затем газы, отдав большую часть тепла на испарение воды и нагрев насыщенного пара, выводятся в атмосферу через дымовую трубу и искрогасительное устройство.
Образованный в котле пар аккумулируется в колпаке-сухопарнике (в верхней части). При достижении давления пара свыше 105 Па, специальный предохранительный клапан его сбрасывает, выпуская избыток в атмосферу.
Горячий пар под давлением подается через трубы к цилиндрам паровой машины, где он давит на поршень и шатунно-кривошипный механизм, приводя ко вращению ведущей оси. Отработанный пар поступает в дымовую трубу, создавая разрежение в дымовой коробке, что увеличивает поступление воздуха в топку котла.
Схема работы
То есть, если описывать принцип работы обобщенно, все кажется исключительно простым. Как выглядит схема устройства паровоза, можно увидеть и на фото, размещенном в статье.
В паровом котле сжигается топливо, которое нагревает воду. Вода преобразовывается в пар, и, по мере нагрева, давление пара в системе увеличивается. Когда оно достигает высокого значения, то его подают в цилиндр, где располагаются поршни.
За счет давления на поршни осуществляется вращение оси, и колеса приводятся в движение. Излишки пара выбрасываются в атмосферу через специальный предохранительный клапан. Кстати, роль последнего исключительно важна, ведь без него котел разорвало бы изнутри. Вот так выглядит устройство котла паровоза.
Преимущества
Как и другие типы локомотивов, паровозы обладают определенными достоинствами и недостатками. Плюсы следующие:
- Простота конструкции. Из-за несложного устройства паровой машины паровоза и его котла, наладить производство на машиностроительных и металлургических заводах было несложно.
- Надежность в работе. Упомянутая простота конструкции обеспечивает высокую надежность работы всей системе. Ломаться практически нечему, из-за чего паровозы работают в течение 100 и более лет.
- Мощная тяга при трогании.
- Возможность использования разных видов топлива.
Ранее было такое понятие как "всеядность". Оно применялось к паровозам и определяло возможность использовать древесину, торф, уголь, мазут в качестве топлива для этой машины. Иногда локомотивы отапливали отходами производства: разными опилками, зерновой шелухой, щепой, бракованным зерном, отслужившими смазочными материалами.
Конечно, тяговые возможности машины при этом снижались, однако это в любом случае позволяло экономить солидные средства, так как классический уголь стоит дороже.
Недостатки
Без недостатков тоже не обошлось:
- Низкий КПД. Даже на самых совершенных паровозах КПД составлял 5-9%. Это и логично, учитывая невысокий КПД самой паровой машины (около 20%). Неэффективность сгорания топлива, большие теплопотери при передаче тепла пара от котла к цилиндрам.
- Необходимость в огромных запасах топлива и воды. Особенно актуальной эта проблема становилась при эксплуатации машин в условиях засушливой местности (в пустынях, к примеру), где сложно раздобыть воду. Конечно, немного позже придумали паровозы с конденсацией отработанного пара, однако это не решало проблему полностью, а лишь упрощало ее.
- Пожароопасность, объясняемая открытым огнем сгорающего топлива. Этого недостатка нет на бестопочных паровозах, но дальность их следования ограничена.
- Дым и копоть, выбрасываемая в атмосферу. Серьезной эта проблема становится при движении паровозов в черте населенных пунктов.
- Тяжелые условия для бригады, которая обслуживает машину.
- Трудоемкость ремонта. Если в паровом котле что-то выходит из строя, то ремонт осуществляется долго и требует вложения средств.
Несмотря на недостатки, паровозы очень ценились, так как их использование существенно подняло уровень промышленности в разных странах. Конечно, сегодня применение подобных машин не актуально, в силу наличия более современных двигателей внутреннего сгорания и электродвигателей. Тем не менее, именно паровозы положили начало созданию железнодорожного транспорта.
В заключение
Теперь вы знаете устройство двигателя паровоза, его особенности, плюсы и минусы эксплуатации. Кстати, сегодня на железнодорожных магистралях слаборазвитых стран (например, на Кубе) эти машины до сих пор применяются. До 1996 года они использовались и в Индии. В европейских странах, США, России этот вид транспорта существует лишь в виде памятников и музейных экспонатов.
fb.ru
Как работает паровоз?
Изображение паровоза кликабельно
Паровоз использует энергию пара высокого давления. Этот перегретый пар толкает ряд поршней, которые с помощью соединительных тяг ( рисунок ниже) заставляют вращаться колеса. Относительная простота конструкции и надежность паровоза сделали его самым популярным средством передвижения со времени появления первых локомотивов в начале 1800-х годов и до конца второй мировой войны.
Хотя паровозы и сейчас широко используются в Индии и Китае. Однако их главным недостатком является низкий коэффициент полезного действия: даже в лучших паровозах не более 6 процентов энергии, выделяющейся при сгорании угля, переходит в энергию движения.
Паровоз
В современном паровом двигателе уголь на сгорание подается автоматически из тендера в топку. Где он и сгорает при температуре около 2550 градусов по Фаренгейту (что соответствует 1400°С). Холодная вода, запасы которой тоже хранятся в тендере, дважды нагревается в паровом котле и превращается в перегретый пар высокого давления. Этот пар, попадая затем в цилиндры, двигает поршни и заставляет крутиться колеса поезда. Часть пара, остывая, превращается снова в воду и возвращается в паровой котел. Остальной пар выбрасывается наружу через дымовую трубу.
Сохранение тепла
Пар, который отработал на поршнях, все еще горячий. В некоторых конструкциях паровозов часть отработанного пара используется для предварительного подогрева холодной воды — перед тем, как эта вода поступает в паровой котел.
Увеличение температуры
Теплая вода, находящаяся внутри водотрубного котла, проходит по трубам, окружающим топку, и превращается в пар. Затем этот пар по другим трубам проходит уже внутри топки.
Поршень, приводимый в движение паром
Открывается левый поршневой клапан, и пар под высоким давлением входит в цилиндр (как показано на (1) рисунке сверху). Пар заставляет поршень двигаться направо и поворачивает колесо (2.). Затем левый клапан закрывается. Открывается правый клапан, и свежий пар попадает на другую сторону поршня (3). Теперь под действием энергии пара поршень возвращается в первоначальное положение, заставляя колесо к этому времени проделать один оборот (4). Дальше все повторяется сначала.
information-technology.ru
Паровая машина паровоза. Устройство и конструкция
Устройства на ЖДТ • Устройство паровоза
Устройство паровой машины подчинено задаче — с наибольшей выгодой преобразовать тепловую энергию пара, созданного в котле, в механическую энергию вращения колёс. Основной частью паровой машины являются цилиндры. Почти на всех паровозах установлено два паровых цилиндра.
Вконтакте
Google+
Обсудить
Просмотров
2 635
Устройство паровой машины подчинено задаче — с наибольшей выгодой преобразовать тепловую энергию пара, созданного в котле, в механическую энергию вращения колёс.
Прежде чем попасть в цилиндры, пар поступает в золотниковые коробки, называемые так потому, что внутри каждой из них находится золотник. Золотник — распределитель пара — осуществляет автоматический впуск свежего пара в цилиндр и выпуск отработавшего.
Движение золотников точно согласовано с движением поршней благодаря особому парораспределительному механизму. Пар совершает в цилиндре непрерывную работу: поступая в цилиндры попеременно то с передней стороны поршня, то с задней, он заставляет поршень перемещаться то в одну, то в другую сторону. Чтобы использовать работу пара для перемещения паровоза, нужно возвратно-поступательное движение поршней в обоих цилиндрах преобразовать во вращательное движение колёс. Для этой цели служит передаточный механизм, называемый шатуннокривошипным.
Шатунно-кривошипный механизм размещается с каждой стороны паровоза; он состоит из следующих деталей: поршней, ползунов, шатунов (ведущих дышел) и колёсной пары.Движение поршня через ползун непосредственно передаётся ведущему дышлу, которое и приводит во вращение колёсную пару.
Ведущее дышло связано с колесом через палец кривошипа, запрессованный в тело колеса.
Все колёсные пары соединяют (спаривают) друг с другом. Делается это для того, чтобы увеличить силу тяги паровоза. Соединение колёсных пар осуществляется несколькими сцепными дышлами. Все спаренные сцепные колёсные пары называются движущими» а одна из них, связанная ведущим дышлом с поршнем паровой машины, называется ведущей. Большинство паровозов имеет 3—5 движущих колёсных пар.Система деталей — поршней, ползунов, ведущих и сцепных дышел, колёсных пар с пальцами кривошипов образует движущий механизм паровоза.
Под колёсной парой понимается ось и наглухо насажанные (напрессованные) на нее два колеса.
Таким образом, к паровой машине относятся:- цилиндры;
- парораспределительный механизм;
- движущий механизм.
base-road.ru
Паровозы / Техника / stD
Паровозы являются одними из уникальных технических средств созданных человеком, они выполняли основной объём перевозок в XIX и первой половине XX века, сыграв существенную роль в подъёме экономики многих стран.
Паровозы постоянно улучшались и развивались, что привело к большому разнообразию их конструкций, в том числе и отличных от классической.
Классификация паровозовПо осевой формулеОписывает число бегунковых, движущих и поддерживающих осей. Методы записи осевых формул (типов), весьма разнообразны. В русской форме записи учитывают число каждого типа осей, в английской — каждого типа колёс, а в старогерманской учитывают только общее число осей и движущих. Так, осевая формула китайского паровоза QJ в русской записи будет 1-5-1, в английской — 2-10-2, а в старогерманской — 5/7. Помимо этого, за многими типами закрепились названия из американской классификации, например: 2-2-0 — «Америкен», 1-3-1 — «Прери», 1-4-1 — «Микадо», 1-5-0 — «Декапод».Движущие колёсные пары — колёсные пары, на которые непосредственно передаются тяговые усилия от двигателей локомотива.
Поддерживающие колёсные пары — служат для поддержки задней части локомотива и обеспечивают вписывание в кривые.
По числу цилиндров паровой машиныНаибольшее распространение получили двухцилиндровые (по одному цилиндру справа и слева) паровозы как более простые и надёжные по конструкции, однако многоцилиндровые имеют лучшие динамические показатели.
У трёхцилиндровых паровозов 2 цилиндра расположены снаружи рамы, а третий между ними.
У четырёхцилиндровых паровозов два цилиндра располагаются снаружи рамы, а остальные два могут располагаться либо между половинами рамы, либо снаружи, причём в этом случае 2 цилиндра с каждой стороны в свою очередь могут располагаться либо друг за другом:
Либо друг над другом:
На четырёхцилиндровых паровозах применялась машина типа компаунд:
Компаунд-машина имеет два (или больше) рабочих цилиндра разного диаметра. Свежий пар из котла поступает в меньший цилиндр высокого давления. Отработав там (первое расширение), пар перепускается в больший низкого давления. Такая схема работы позволяет более полно использовать энергию пара и повысить коэффициент полезного действия двигателя.
Принцип работы:
Паровозная схема:
ЦВД — цилиндр высокого давления. ЦНД — цилиндр низкого давления.
По роду применяемого параНа насыщенном паре — получившийся после испарения воды пар сразу поступает в цилиндры. Такая схема применялась на первых паровозах, но была весьма неэкономичной и сильно ограничивала мощность.На перегретом паре — пар дополнительно нагревается в пароперегревателе до температуры свыше 300 °C, а затем поступает в цилиндры паровой машины. Такая схема позволяет получить значительную экономию в паре (до 1/3), а следовательно в топливе и воде, благодаря чему стала применяться на подавляющем большинстве выпускавшихся мощных паровозов.
Пароперегреватель представляет собой систему трубчатых каналов, проходящих через топку (см. в разделе «котлы»).
Схема паровоза1. ТендерСпециальный вагон прицепляемый к паровозу, предназначен для перевозки запаса топлива для локомотива (дров, угля или нефти) и воды. Для мощных паровозов, которые потребляют большое количество угля, в тендере размещают также механический углеподатчик (стокер).Назад к схеме
Вниз к принципу работы
2. Будка машинистаОписывать назначение всех органов управления и приборов контроля не имеет смысла, так или иначе они связаны с подачей и распределением пара. Некоторые из кранов, вентелей и манометров продублированы в целях безопасности или для осуществления ремонта на «горячую». Так же есть рычаг реверса для переключения езды вперёд-назад, и рычаг регулятора количества подачи пара в цилиндры, «газ» одним словом. Ещё есть рычаг тормоза и привод свистка. Вместо рычагов могут быть вентели.
Поскольку паровоз штука опасная, в кабине обязательно должно быть два человека, чтоб следить за приборами.
И да, в кабине таки жарко.
Назад к схеме
3. СвистокДля подачи сигналов на паровозе установлен не сложный, но весьма важный прибор—паровой свисток, привод которого выведен в кабину машиниста. При неисправном свистке запрещается выпускать локомотив под поезд. На современных паровозах установлены многотоннальные свистки.
Назад к схеме
4. Тяга от реверса к парораспределительному механизмуСоединена с рычагом реверса в кабине, с помщью которого переключают движение вперёд-назад. В современных паровозах этим же рычагом регулируют подачу пара в цилиндры.Назад к схеме
5. Предохранительный клапанПредназначен для защиты от разрушения оборудования и трубопроводов избыточным давлением, путём автоматического выпуска избытка пара.Назад к схеме
6. ТурбогенераторОсновная функция состоит в преобразовании механической энергии вращения паровой или газовой турбины в электричество.
Назад к схеме
7. ПесочницаЁмкость с песком, устанавливаемая на тяговом подвижном составе (локомотив, трамвай и т. п.). Входит в состав пескоподающей системы, предназначенной для подачи песка под колёса, тем самым повышая коэффициент сцепления колёс с рельсами.Для подачи под колёса используется сухой кварцевый песок. С помощью сжатого воздуха песок подаётся из песочницы в специальные форсунки, которые направляют струю песка в зону контакта колёс с рельсами. На паровозах одна или несколько песочниц устанавливались, как правило в верхней части парового котла.
На котле установлен корпус песочницы заполняемый сухим мелким песком. В корпусе расположены форсунки, которые подают песок в трубы, идущие к колесам паровоза. В будке машиниста установлен кран при помощи которого воздух направляется к форсункам.
Назад к схеме
8. Тяга регулятораСоединена в кабине с рычагом подачи пара в машину. Вобщем тяга «газа».Назад к схеме
9. СухопарникСухопарник является частью котла и служит для отделения пара от водяных капель и частиц накипи (чтоб в машину не попали). Полость справа — это песочница.
В сухопарнике располагается начало паропровода, отсюда (по толстой трубе) пар через клапан—регулятор поступает в пароперегреватель, а от туда к паровой машине. Регулятор позволяет очень плавно увеличивать подачу пара и тем самым управлять мощностью паровоза. Рукоятка управления этим клапаном расположена в паровозной будке.
Назад к схеме
Вниз к принципу работы
10. Паровоздушный насосПредназначен для питания тормозной сети поезда сжатым воздухом и для обслуживания различных механизмов, например, песочницы.Представляет из себя компрессор (насос), приводящийся в действие, небольшой паровой машинкой питающейся от общего котла. Производительность — около 3000 литров воздуха в минуту.
Назад к схеме
11. Дымовая коробкаРасположена в передней части паровоза. В ней собираются газы выходящие из дымогарных и жаровых труб, и выбрасываются в атмосферу через дымовую трубу.
Играет важную роль в создании тяги в топке, что в свою очередь позволяет значительно повысить мощность паровоза. (Чем лучше тяга, тем больше воздуха проходит через топку. Чем больше воздуха, тем лучше горит. Чем лучше горит, тем выше температура.)
Чтобы создать тягу топке, надо в дымовой коробке создать разрежение:
Отработаный пар из цилиндров машины, устремляется в конус трубы и засасывает с собой газы из топки. Тем самым создаётся разряжение.
Назад к схеме
Вниз к принципу работы
12. Паровпускная трубаПо ней пар поступает в цилиндр.Толстая, жёлтая труба.
Назад к схеме
13. Дверца дымовой коробкиЧерез эту дверцу, чистили дымовую коробку от сажи и производили текущий ремонт.
Назад к схеме
14. ПорученьПоручень. За него держатся когда ходят по площадке вокруг котла.Назад к схеме
15. Поддерживающая тележкаПоддерживающие колёсные пары — свободные (то есть на них не передаются тяговые усилия от тяговых двигателей) колёсные пары, расположенные позади движущих колёсных пар. Служат для поддержки задней части локомотива и обеспечивают вписывание в кривые.Назад к схеме
16. Площадка вокруг котлаПо ней ходят, когда обслуживают паровоз.Назад к схеме
17. Рама экипажаЭкипажная часть локомотива — представляет собой повозку с колёсными парами.Назад к схеме
19. Пескоподающая трубаЧерез неё подают песок под колёса.Назад к схеме
21. Парораспределительный механизмС помощью этого механизма изменяют направление движения паровоза.Назад к схеме
22. Тяговое дышлоСоединяет шток поршня и ведущие колесо.Назад к схеме
24. ПоршеньСнизу поршень, а сверху поршневой распределитель пара.
Назад к схеме
25. Распределитель параУстройство, попеременно направляющее поток пара в разные полости цилиндра.Поршневой распределитель пара (сверху).
Схема работы.
Также бывают золотниковые распределители:
В зависимости от положения золотника(1), окна(4) и (5) сообщаются с замкнутым пространством(6) окружающим золотник и заполненным паром, или с полостью(7), соединённой с атмосферой.
Назад к схеме
Вниз к принципу работы
26. Корпус распределителя параКорпус распределителя пара.Назад к схеме
27. ТопкаУстройство для сжигания органического топлива с целью получения высоконагретых дымовых газов.Здесь горит топливо (уголь). Раскалённые газы устремляются в дымогарные трубы и нагревают воду в котле. (на рис. обозначены синим цветом)
Назад к схеме
Вниз к принципу работы
28. Дымогарные трубыЭлементы конструкции парового котла, служащие для увеличения площади нагрева. Трубы проходят через весь котёл и отдают жар проходящих через них газов воде в котле.Тонкие, синии трубы — это дымогарные.
Толстые трубы — это жаровые, у них внутри проходят трубы пароперегревателя (жёлтые). Белая, толстая труба (сверху) идёт от сухопарника к пароперегревателю.
Любопытно то, что паровозу как и автомобилю, требуется качественное топливо. Если уголь плохого качества, то дымогарные трубы быстро забиваются сажей. Чистить их, не самая лёгкая задача.
Со временем трубы прогорают и их меняют на новые.
Назад к схеме
Вниз к принципу работы
30. Жаровые трубыЖаровые трубы являются основным компонентом трубчатых пароперегревателей.Жаровые — это толстые, синии трубы, внутри которых проходят жёлтые.
Жёлтые трубы — это часть пароперегревателя.
Назад к схеме
Вниз к принципу работы
31. Регулятор/Дроссельная заслонкаРегулирует количество пара поступающего в машины.Назад к схеме
32. Коллектор пароперегревателяВ коллекторе (большая жёлтая штука), пар из сухопарника распределяется по тонким трубкам (которые в свою очередь проходят петлёй внутри жаровых) разогревается до ~300гр. и поступает в цилиндры машины по толстой трубе.
Назад к схеме
Вниз к принципу работы
33. Дымовая трубаЧерез неё выходит дым.Чем длиннее труба, тем лучше тяга. Однако её нельзя делать слишком длинной, так как можно не вписаться в габариты различных железнодорожных построек.
Назад к схеме
Вниз к принципу работы
34. ПрожекторВ прожекторе стоит лампа накаливания не меньше 500 ватт.Назад к схеме
35. Рукав тормозной магистралиКаждый вагон оснащён тормозной системой, питающейся сжатым воздухом от локомотива. Рукав предназначен для подключения вагонов в общую тормозную систему.Назад к схеме
36. Ёмкость для водыТендер поделён на две части, в одной находится вода, которую доливают в котёл, а во второй лежит запас угля.Назад к схеме
38. Колосниковая решёткаПредставляет собой чугунную решетку, на ней лежит горящие топливо (уголь, дрова). Колосниковая решётка имеет отверстия или щели, через которые зола просыпается зольник.Назад к схеме
39. ЗольникЗольник (поддувало) — бункер, расположенный в нижней части (под колосниковой решёткой) топки паровоза, служащий для сбора золы и шлаков, образовавшихся в результате сгорания топлива. Зольник должен иметь возможность периодической очистки.Назад к схеме
40. БуксаСтальная или чугунная коробка, внутри которой размещены подшипник скольжения, вкладыш, смазочный материал и устройство для подачи смазочного материала к шейке оси, либо подшипник качения и смазочный материал.Назад к схеме
41. Рессорный балансирСлужит для распределения нагрузки на рессоры.Назад к схеме
42. РессораУпругий элемент подвески транспортного средства. Рессора передаёт нагрузку от рамы или кузова на ходовую часть (колёса, опорные катки гусеницы и т. д.) и смягчает удары при прохождении по неровностям пути.Назад к схеме
43. Движущие колесаКолёсные пары, на которые непосредственно передаются тяговые усилия от двигателя локомотива.Назад к схеме
45. КонусУстройство, находящееся в дымовой коробке паровоза. С помощью конуса отработанный пар из машины направляется в дымовую трубу, создавая тягу в топке.Назад к схеме
Вниз к принципу работы
46. Бегунковая тележкаСлужит для разгрузки передней части локомотива, а также для улучшения вписывания локомотива в кривые.Назад к схеме
Теперь, когда читатель познакомился с основными элементами паровоза, пришло время разобраться с тем, как же он работает.
Принцип работыВначале тендер заправляют запасом воды и топлива. Доливают воду в котёл. Разжигают топку дровами, а когда разгорится, то закидывают уголь.
Горячие газы из топки, по дымогарным и жаровым трубам, проходят в дымовую коробку и тем самым нагревают воду в котле. Вода нагревается и давление пара постепенно растет.
Когда давление подымается до нужной отметки, открывают клапан установленный в сухопарнике. Пар из котла устремляется в коллектор, а оттуда в трубы пароперегревателя. Проходя через трубы пароперегревателя, пар нагревается до температуры ~300гр. (за счёт этого давление вырастает свыше 20 атм) и поступает в цилиндры паровой машины.
Отработав в цилиндре, пар поступает в дымовую коробку, там струя пара проходя через конус вылетает в дымовую трубу и увлекает за собой газы из топки. Тем самым создаётся тяга в дымовой коробке и топке. Цикл замкнулся.
Распределитель пара регулирует последовательное поступление пара в разные полости цилиндра.
Под действием пара поршень совершает возвратно-поступательное движение, которое через шток передается на переднее колесо.
Так паравоз едет вперёд
А так вперёд-назад
При помощи сцепных дышел, усилие получаемое ведущим колесом от паровой машины, передается остальным движущим колесам. Иными словами, ведущим является только одно колесо, а остальные — ведомыми.
Наглядное видеоВот собственно и вся «наука»
Я постарался описать всё максимально сжато и как мне кажется вполне понятно. Коли это не так, критикуйте в комментариях :)
Первый паровозВ 1803 году Ричард Тревитик, английский инженер и конструктор, построил первый паровоз.
Реплика. «National Waterfront Museum, Swansea»
Тревитик построил в Лондоне круговую железную дорогу, по которой локомотив двигался со скоростью 20 км/час без груза и со скоростью 8 км/час с грузом в 10 т.
Паровоз Тревитика сжигал такое количество угля, что изобретение не давало никаких коммерческих выгод. Из-за своего веса, паровоз быстро приводил в негодность рельсы, рассчитанные на небольшие вагоны с «лошадиным приводом». В последующие годы Тревитик сконструировал и построил еще несколько паровозов.
«Механический путешественник»В 1813 году английский инженер Уильям Брунтон запатентовал, а вскоре и построил, паровоз который получил название «Механический путешественник».Паровоз имел две оси, на которые сверху опирался горизонтальный паровой котёл. Сбоку находился один паровой цилиндр, который через рычажную передачу и горизонтальное зубчатое колесо приводил в движение механические «ноги», расположенные сзади локомотива. Ноги попеременно цепляясь за путь и толкали паровоз вперёд, за что за локомотивом закрепились прозвища «Шагающий паровоз»
В 1815 году при испытаниях по повышению давления, котёл взорвался. Паровоз был уничтожен и погибло несколько человек. Этот инцидент считается первой в мире железнодорожной катастрофой.
«Пыхтящий Билли» Возможно, первый паровоз, который оказался действительно практичным. На нём впервые было реализовано вождение поездов лишь за счёт силы сцепления колёс с рельсами, без каких либо дополнительных устройств (вроде зубчатой рейки на путях).Построен в 1813-1814 Уильямом Хедли, Джонатоном Фостером и Тимоти Хаквортом для владельца шахт «Wylam» Кристофера Блэкетта.
Пыхтящий Билли — самый старейший из сохранившихся паровозов
Находится в «Science Museum, London»
«Ракета»В 1814 году английский изобретатель Джордж Стефенсон спроектировал свой первый локомотив, предназначенный для буксировки вагонеток с углём для рудничной рельсовой дороги. Машина получила название «Блюхер» в честь прусского генерала Гебхарда Леберехта фон Блюхера, прославившегося своей победой в битве с Наполеоном при Ватерлоо.
В ходе испытаний, паровоз провёл состав из восьми гружённых повозок общим весом около 30 тонн со скоростью до 6-7 км/ч.
Спустя 15 лет, Стевенсон построил паровоз «Ракета» — это был первый в мире паровоз с трубчатым паровым котлом.
Дирекция транспортной компании Манчестер-Ливерпульской дороги объявила свободный конкурс на лучшую конструкцию локомотива. Стефенсон выставил в Рейнхилле свой новый паровоз «Ракета», построенный на его заводе. При собственном весе 4,5 т этот паровоз свободно тянул поезд общим весом 17 т со скоростью 21 км/ ч. По всем показателям «Ракета» оказалась на порядок лучше всех других локомотивов.
Подлинный паровоз Стевенсона. Science Museum (London)
Реплика. National Railway Museum. York, England
С этого времени началась Эра Паровозов.
Интересные паровозыКрушение на вокзале Монпарнас
Произошло в Париже 22 октября 1895 года. Пассажирский поезд, не сумев затормозить на уклоне, выбил путевой упор, выехал на перрон вокзала, пробил стену здания и рухнул с высоты на улицу.
В результате крушения, ранения получили пять человек. Единственной погибшей, стала продавщица вечерних газет Мари-Огюстэн Агилар, на киоск которой упала обвалившаяся стена.
Самый быстрый паравоз
«Mallard» № 4468, сконструированный Найджелом Грейсли (Англия). Длина паровоза 22,4 метра, а вес около 270 тонн. В 1938 году установил рекорд скорости для паровых локомотивов — 202.7 км/ч.
Самый массовый паровоз
Разработан в 1910 году Луганским заводом. Выпускался вплоть до 1957 года Харьковским, Сормовским, Коломенским и Брянским заводами. Выпущено около 10000 экземпляров.
Паровоз «Андрей Андреев»
Единственный в мире локомотив с колесной формулой 4-14-4. У него было семь ведущих осей. Совершил всего одну поездку и после этого пропал. Дело в том, что из-за своей длины, он не вписывался в кривые и сходил с рельс. Простоял на станции «Щербинка» 25 лет и в 1960 году его отправили на слом.
Назван в честь вот этого человека.
Паровоз «Иосиф Сталин»
Гордость советского паровозостроения – на момент создания это был самый мощный пассажирский паровоз в Европе, и именно ему досталось Гран-при на Всемирной парижской выставке 1937-го года. Разгонялся до 155 км/ч.
«Восточный экспресс»
Тот самый экспресс, так любимый Агатой Кристи. Сейчас пользуется большой популярностью.
S1 «Большой Мотор»
На Всемирной выставке 1939 года в Нью-Йорке.
Крупнейший экспериментальный паровоз с жёсткой рамой из когда-либо построенных. Стал единственным в мире паровозом с осевой формулой 3-2-2-3, однако в отличие от других типов сочленённых паровозов, имел жёсткую раму.
По первоначальному проекту предполагалось, что паровоз сможет тянуть состав весом до 1000 т и двигаться при этом со скоростью до 160 км/ч, но эта цель не была достигнута. Недостаточный сцепной вес локомотива (локомотив мало весил) приводил к довольно частому проскальзыванию колёс, а чрезвычайно большая длина локомотива (42,8 м) ограничивала его полезность, не позволяя ему проходить кривые на большинстве путей Пенсильванских железных дорог.
Единственный построенный экземпляр находился в эксплуатации до декабря 1945 года, а в 1949 году — отправлен на слом.
Union Pacific «Big Boy»
Паровозы «Big Boy» (Американская компания «ALCO») являются самыми крупными серийными паровозами в мире (длина паровоза с тендером — 40,47 метра) и вторыми по величине в истории мирового паровозостроения (после опытного паровоза PRR S1), а также самыми тяжёлыми локомотивами в мире ( масса паровоза с тендером — 548,3 тонны).
На этом великолепном паравозе пожалуй стоит остановиться...
Здесь я писал про паровые автомобили, а тут история паровых машин...
И ещё паровые подводные лодки...
Все права защищены © 2015 istarik.ruЛюбое использование материалов допускается только с указанием активной ссылки на источник
istarik.ru
ПАРОВОЗ
Паровоз — первый локомотив и его двигатель — паровая машина. В конструкции паровоза основными элементами являются паровая машина и паровой котел, экипажная часть. К паровозу прицепляется тендер, в котором размещены запасы топлива, воды и смазки. Топливом для такого паровоза являются каменный уголь, торф, дрова, мазут, горючие сланцы. Иногда запасы топлива и воды могут находиться в самом паровозе — это танк-паровоз.
Принцип работы двигателя основан на теплоотдаче. При сгорании топлива в топке тепло передается через стенки топки и жаровых труб воде в котле, которая превращается в пар. Паровая машина преобразует тепловую энергию в механическую энергию, которая приводит в движение поршни в паровых цилиндрах, это движение передается колесам, и они движутся. Чтобы повысить экономичность, используются специальные установки, где пар перегревается и его температура повышается значительно.
Экипажная часть — это рама, колесные пары с буксами, рессорное подвешивание, тележки — бегунковые и поддерживающие, также с колесными парами, и аппараты сцепления. Самые первые паровозы были построены в Великобритании в 1803 г., изобретатель Р. Тревитик; в 1814 г. — изобретатель Дж. Стефенсон. Паровоз Дж. Стефенсона назывался «Ракета».
В России первый паровоз был построен и пущен в 1833 г. на железной дороге Петербург — Москва, конструкторы Е. А. и М. Е. Черепановы. Использование паровозной тяги распространилось на железных дорогах многих стран в конце XIX — начале XX вв. Около 100 лет они служили для ведения поездов. Но в 1950-х гг. паровозы постепенно стали заменяться тепловозами и электровозами, которые оказались более экономичными. С 1956 г. производственный выпуск паровозов был прекращен, хотя они еще продолжали эксплуатироваться.
В чем разница между тепловозом и паровозом? В отличие от паровоза двигателем тепловоза является двигатель внутреннего сгорания — дизель. Он установлен в машинном отделении и преобразует тепловую энергию топлива при его сжигании в механическую энергию, и она передается через гидромеханическую или электрическую силовую передачу движению колесных пар. Тепловоз оказался более экономичным локомотивом, чем паровоз. Самые первые тепловозы в России появились в 1920-х гт.
Широкое распространение получили тепловозы с электрической передачей. В их устройстве коленчатый вал вращает электрогенератор, который вырабатывает ток, питающий тяговые двигатели, они передают вращение колесным парам через зубчатую передачу.
Экипажная часть тепловоза —рама, тележки с колесными парами, буксами, рессорное подвешивание. На раме находится кузов тепловоза, в котором расположена кабина, из кабины машинист управляет движением при помощи устройства — контроллера. Изменение режимов работы тяговых двигателей идет автоматически.
Между кабиной и машинным отделением расположена аппаратная камера с размещенными устройствами и приборами переключений в силовой цепи. В машинном отделении расположены: двигатель, генератор, компрессор, аккумуляторная батарея. Тепловозы могут развивать скорость более 160 км/ч, их КПД — более 30%.
enciklopediya-tehniki.ru
Первые паровозы
В 1804 году локомотив, приводимый в движение энергией пара, выкатился со сталелитейного завода в Уэльсе, таща за собой железную поклажу. Это событие открыло эру железнодорожных перевозок. А спустя двадцать пять лет британский инженер Джордж Стефенсон построил "Ракету" — паровоз, который благодаря своему конструктивному совершенству произвел революцию на железнодорожном транспорте.
Когда компания "Ливерпуль энд Манчестер рейл-роуд" провела конкурс на звание "Лучший в мире локомотив", победу в нем одержала "Ракета", а ее создатель получил в качестве приза 500 фунтов стерлингов. Железнодорожная линия Манчестер—Ливерпуль стала пользоваться успехом и положила начало периоду строительства железных дорог по всей Европе и в Соединенных Штатах.
Схема устройства "Ракеты"
Паровоз "Ракета" (схема устройства и рисунок этого паровоза даны выше) состоял из трех основных частей: локомотива, топки и тендера. Локомотив представлял собой паровой котел и цилиндры двигателя, в топке сгорал уголь, а в тендере размещался запас топлива, то есть уголь, и охлаждающая вода. Пар из парового котла приводил в действие два больших цилиндра. Причем каждый цилиндр был соединен с обоими передними колесами (рисунок снизу). Конструкция паровоза, содержащая топку и паровой котел, сделала "Ракету" первым по-настоящему полезным локомотивом и привела к бурному началу строительства железных дорог!
Ведущее колесо с паровым приводом
Пар, поступая в цилиндр сверху, заставляет поршень двигаться вниз. Это движение через поршневую и главную тягу передается на кривошип, который заставляет поворачиваться колесо. Затем пар входит в цилиндр снизу и толкает поршень вверх, через две же две тяги поворачивая колесо дальше.
Другие конструкции первых паровозов
Английский инженер Ричард Тревизик построил первый паровоз. В 1804 году его детище протащило 10 тонн на расстояние 10 миль.
В 1825 году в Англии была построена "Локо-машина". Это был первый паровоз, который начал ходить по государственной железной дороге. Он был ненадежным и имел мало преимуществ по сравнению с конкой — поездом, который тянула настоящая лошадь.
information-technology.ru
история создания и интересные факты
Начало промышленной революции в Европе связано с изобретением парового двигателя, первоначально используемого в горной и ткацкой промышленности. Гениальное изобретение сподвигло множество инженеров приспособить его для транспортных нужд. Тема статьи – первый в мире паровоз и интересные факты, связанные с его появлением.
Предпосылки
Водяной насос известен человечеству со времён античности. Несколько веков должно было пройти, чтобы оно научилось использовать энергию пара, о практическом применении которого впервые заговорил великий Леонардо да Винчи. Единичные паровые машины, создаваемые в конце XVII века - паровой котёл француза Дени Папена (1680 г.), насос англичанина Томаса Севери (1898 г.), - были настоящей диковинкой.
Создание безопасного поршневого двигателя, в который впрыскивалась вода, связано с именем англичанина Томаса Ньюкомена (1711 г.). Усовершенствование этих изобретений принесло механику из Глазго Джеймсу Уатту всемирную известность. Именно он получил патент на создание паровой машины (1769 г.), пригодной для широкого применения на производстве.
Первый в мире паровоз будет создан после принципиального изобретения: разделения основного цилиндра и конденсатора, что позволило не затрачивать энергию на постоянный разогрев двигателя. Изготовление паровых машин было поставлено на поток в 1776-м благодаря появлению токарных, фрезерных и строгальных станков.
К 1785 году было построено 66 двигателей. Однако, чтобы придать вращательное движение рабочему валу, был необходим паровой двигатель двойного действия. Его Уатт запатентовал в 1784-м, а к 1800 году он уже использовался во всех отраслях производства, приводя в действие другие машины.
Ричард Тревитик
Кто изобрёл первый паровоз в мире? Одним из первых попытался использовать паровой двигатель для транспортных нужд француз Никола Кюньо, создавший самодвижущийся экипаж (1769 г.). В это время Ричард Тревитик ещё даже не появился на свет.
Уроженец Корнуолла (Англия), знаменитого горнодобывающего района, будущий изобретатель появился на свет в многодетной семье в 1771-м. Его отец был уважаемым шахтёром, а полюбивший с детских лет математику Ричард старался облегчить работу под землёй, совершенствуя паровые двигатели и шахтёрские насосы. В 1801-м для нужд предприятия он создал повозку – прототип первого автобуса, получившего впоследствии широкое распространение как самостоятельный вид транспорта. Это был безрельсовый паровоз (год получения патента – 1802-й), названный Puffing Devil.
Если двигатели Уатта были громоздкими из-за использования пара низкого давления, то Р. Тревитик не побоялся увеличить его в несколько раз (до 8 атмосфер). Мощность осталась прежней, а вот размеры двигателя значительно сократились, что было важно для развития транспорта. Уатт отнёсся к этому крайне негативно, считая высокое давление небезопасным.
Испытания
В Южном Уэльсе были созданы чугунные рельсы, сам изобретатель на тот момент проживал в Камбурне. Опытным путём Тревитик доказал, что при соприкосновении гладких колёс с гладкими рельсами будет возникать сила трения, достаточная для движения паровоза, даже если к нему прицепить вагоны, груженые углём. Это было очень важно с учётом практических целей предприятий.
Для промышленных нужд первый паровоз в мире построен в году, предшествующем его испытаниям (1803 г.). О них английские газеты написали в феврале 1804-го, сообщив о применении изобретённой машины для перевозки 10 тонн железа. Самодвижущая по рельсам повозка преодолела расстояние в 9 миль, причём по ходу движения тяжесть груза возросла до 15 тонн – около 70 человек рискнули забраться наверх, чтобы прокатиться под одобрительный гул толпы. Скорость составила 5 миль в час, при этом в котёл не потребовалось доливать воду. Но слишком громоздкий паровоз не мог иметь распространения, поэтому Тревитик продолжает усовершенствовать конструкцию.
Catch Me Who Can
Для новой модели, названной «Поймай меня, кто сможет», на окраине Лондона Тревитик строит из рельсов кольцевую дорогу. Он верит, что фабриканты заинтересуются новой машиной. Обнеся испытательный полигон высоким забором, он даже начинает продавать желающим покататься входные билеты, надеясь покрыть расходы и получить прибыль. Новый двигатель позволял развивать скорость до 30 км/час.
Но затея не принесла успеха. Первый в мире паровоз для пассажиров, созданный ради развлечения, не привлёк внимания промышленников. Из-за лопнувшего чугунного рельса он опрокинулся, получив серьёзные повреждения. Тревитик даже не стал его восстанавливать, занявшись другими изобретениями. В 1816-м он уезжает в Перу, чтобы заняться установлением своих двигателей в местных шахтах.
Судьба Тревитика: интересные факты
До 1827 года выдающийся изобретатель оставался в Южной Америке. Вернувшись в страну, он обнаружил, что его достижения с успехом использовали и развили другие инженеры. Он умер в 1833-м, будучи почти нищим. Главной проблемой, не позволившей реализовать его идеи на рубеже веков, было отсутствие дорог. Он тратил своё состояние на расчистку специальных трасс для паровых повозок, освобождая их от деревьев и камней.
Самый первый паровоз в мире стал причиной обращения Джеймса Уатта в парламент Англии, чтобы законодатели запретили двигатели с использованием пара высокого давления. Закон не был принят, но это всё равно приостановило разработки Тревитика.
Уатт выдвигал обвинение против своего ученика в краже идей создания парового двигателя у фирмы «Боттон и Уатт». Это вызвало грандиозный скандал, вынудив Тревитика защищать своё честное имя.
Лишь в 20-е годы были созданы условия для парового транспорта. Это связано с именем Джорджа Стефенсона.
Открытие железной дороги общественного значения
Ещё при жизни Тревитика, в 1825 году, была открыта железная дорога, соединившая Стоктон и Дарлингтон. Инженер-самоучка Джордж Стефенсон придумал удобную конструкцию, позволяющую локомотиву по гладким рельсам тянуть за собой тяжёлый состав. В его изобретении важную роль играли сами рельсы, колея которых до сих пор общепринята в Западной Европе (1435 мм). Паровозом во время открытия железной дороги управлял сам Стефенсон, а рядом следовала кавалькада всадников, отставшая во время спуска. Изумлению толпы не было предела. Скорость равнялась 24 км/час.
Для общественных нужд первый в мире паровоз создал Стефенсон в 1814 году. Он преодолел расстояние в 30 км, а к середине века вся Европа покрылась сетью железных дорог. Паровозы стали перевозить не только грузы, но и людей.
Советская версия
В Советском Союзе длительное время утверждалось, что изобрели паровоз Стефенсон и россияне Черепановы. Отец и сын якобы сделали это независимо от Западной Европы. На самом деле Мирон Черепанов побывал в Англии, где и увидел конструкцию на рельсах. Вернувшись на Выйский завод, он попытался скопировать увиденное, но всё равно на разработку его идеи ушло два года. Первый в мире паровоз на рельсах был испытан в 1804 году (многие считают именно эту дату днём рождения паровоза), а «сухопутный пароход» в России появился в 1833-м.
Он использовался для перевозки руды, пока в окрестностях не истребили весь лес. Локомотивы заменили конной тягой, вспомнив об изобретении спустя ещё два года.
Это любопытно
В Камбурне установлена статуя: Ричард Тревитик держит свою первую безрельсовую повозку, носящую имя «Сопящий дьявол». Модель можно видеть во многих музеях, посвящённых истории паровозостроения. А где же находится сам первый в мире паровоз?
Однажды изобретатель остановился у корчмы, забыв уменьшить огонь, поддерживающий температуру котла. Когда вода выкипела, повозка загорелась. Хватило нескольких минут, чтобы её не стало. Однако это не расстроило неунывающего Тревитика, продолжившего работу над новыми изобретениями.
Место его захоронения, к сожалению, утеряно, но имя талантливого инженера вписано золотыми буквами в мировую историю.
fb.ru
