Паровоза двигатель: Паровозы. Паровые двигатели :: Класс!ная физика

Паровозы. Паровые двигатели :: Класс!ная физика

Вприхлопку: Как устроен паровоз

Машинисты паровозов всегда отличались богатырским здоровьем и хорошей зарплатой

Алексей Вульфов

Item 1 of 8

1 / 8

Буквально какие-то 20 лет назад увидеть паровоз можно было запросто. Они стояли, заколоченные, на станциях. И вся инфраструктура тоже сохранялась на случай войны. Теперь все не так: нет ни паровозов (осталось, дай бог, штук триста на всю страну), ни машинистов — навыки уходят вместе с ветеранами. Как же функционирует стальная машина?

Растопка

Холодный паровоз доставляют в депо и ставят в стойло (термин, доставшейся чугунке в наследство от времен почтовых лошадей). Из котла вынимают мешочки с силикагелем — веществом, впитывающим влагу (его кладут в котел на время консервации паровоза). Отмывают соляркой детали от консервационной смазки. Доверху наполняют водой котел и тендер. Развешивают на колесах ведущие дышла и кулисные тяги. В топку сначала забрасывают негодные шпалы, дрова и доски, которые поджигают. Когда растопка запылает, осторожно бросают первые лопаты угля и ждут, когда он займется. Постепенно добрасывают еще и еще, пока вся колосниковая решетка не окажется охваченной ровным горящим слоем. Вода в котле закипит часа через три-четыре. Как только в котле создастся давление 34 атмосферы, паровоз делается вполне автономным: оживает сифон — устройство, создающее искусственную тягу в топке.

Начинается подготовка к рейсу. В тендер паровоза выливают порцию антинакипина. Один миллиметр толщины слоя накипи на трубах — это 600 кг (!) лишнего веса в котле. Раньше пробу воды снимали после каждого рейса: набирали воду в особый чайник из краника на котле, который так и называется — «водопробный», и сдавали в лабораторию. В лаборатории устанавливали необходимую дозу антинакипина, которая зависела от жесткости грунтовых вод на участке работы паровоза. До сих пор на тендерах паровозов можно встретить надпись: «Вода отравлена. Для питья непригодна». Впрочем, старики утверждают: «Сколько раз пили — и ничего».

Из масленок с длинными носами заливают масло в смазочные пресс-аппараты, турбинку и воздушный насос. На паровозе масло применяется разных сортов, важно его не перепутать и не залить, скажем, в паровой цилиндр масло, предназначенное для смазки букс. Сегодня настоящие паровозные масла — «вапор», «цилиндровое», «вискозин» — также стали музейными экспонатами, и все заменяются обычным дизельным маслом. А на самых первых паровозах для смазки использовали говяжье сало, олеонафт и растительное масло.

Помощник машиниста ручным винтовым прессом вгоняет смазку в подшипники машины. Машинист тем временем обстукивает молоточком гайки на дышлах, тягах и крейцкопфах. Проверяет, надежно ли они затянуты, готов ли к пути механизм. На паровозе, как в оркестре, все на слух.

Стрелка парового манометра приближается к красной черте предельного давления. Можно ехать. Машинист спускает реверс на передний ход на полную отсечку, дает полнозвучный свисток и плавно открывает регулятор, вслушиваясь в дыхание машины. Плавно, потому что при резком открытии регулятора воду может подхватить и бросить из котла в цилиндры. Последствия бросания бывали таковы, что 300килограммовое дышло, вращающее ведущие колеса, сгибало в дугу, как пластилиновое, а с цилиндров сшибало чугунную крышку, привинченную 20 болтами.

Искусство кидания

Управляет паровозом машинист, а вот топит не кочегар, как думает большинство непосвященных, а помощник машиниста. Отопление требует большого опыта, сообразительности, и слова «Бери больше — кидай дальше!» тут совершенно неприменимы.

Уголь забрасывают в топку вручную особой лопатой, сугубо паровозной, с длинным ковшом и коротким черенком. Угли бывают самые разные и сильно различаются как по размерам кусков, так и по свойствам: например, бурый подмосковный уголь паровозники звали «землей» — он почти не горел, приходилось заваливать им топку чуть не до потолка. А вот, скажем, донецкие антрациты горели очень жарко, но, если помощник упускал момент, плавились и заливали колосники, из-за чего прекращался доступ в топку воздуха — после этого паровоз оставалось лишь тушить и образовавшийся монолит разбивать отбойным молотком. Самые лучшие — так называемые газовые, длиннопламенные и паровично-жирные угли, сами названия которых, кажется, горят.

От того, насколько искусен помощник, зависит жизненно важный вопрос — хватит ли в пути пару? А кочегар на паровозе обычно выполняет лишь вспомогательные работы — смазывает буксы тендера, подгребает уголь в лоток, набирает воду из колонки и т. п. В старину кочегарами обычно были практиканты или пенсионеры.

Когда паровоз движется с работающей машиной, а не по инерции, топят «вприхлопку» — то есть помощник бросает уголь, а кочегар открывает дверцы топки только в момент броска лопаты и сразу же их закрывает, чтобы в топку не шел холодный воздух. Очень важно не переохлаждать котел: паровоз простужается как человек, но, увы, с куда более серьезными последствиями, вплоть до взрыва котла (мощностью с приличную фугасную бомбу), а иногда и улетания оного в небо, как ракеты, что в свое время случалось не так уж редко.

Работа на паровозе — нелегкий физический труд. Однако он всегда был высокооплачиваемым и очень престижным, овеян огромным уважением и почетом. Кроме того, по статистике паровозники были физически здоровее, чем их коллеги, работающие на тепловозах и электровозах. Когда машинист шел по улице в фуражке с особым белым кантом и поездочным «сундучком-шарманкой», встречные приветствовали его, снимая шапку.

UP: Дизель-электровозы

Новая эра

Хотя тепловозы впервые появились на американских железных дорогах в 1920-х годах, их использование ограничивалось переключением двигателей, а затем и локомотивами пассажирских поездов. Только в 1940 году подразделение General Motors (EMD) по электродвигателям продемонстрировало, что дизели могут практически заменить паровозы в тяжелых условиях эксплуатации. Первопроходец грузового дизельного топлива, модель «FT», совершил поездку по железным дорогам страны и изменил историю. Как и его родственные пассажирские локомотивы того времени, он имел автомобильную носовую часть и лобовое стекло, дизайн, который преобладал до конца 19 века.50-е годы.

Хотя локомотивы обычно называют «дизелями», на самом деле они имеют электрический привод. Дизельный двигатель приводит в действие генератор переменного тока, который вырабатывает электричество для работы электродвигателей, установленных на осях локомотива. Двигатель внутреннего сгорания значительно улучшил эффективность по сравнению с паровозом, что сделало возможной существенную экономию на техническом обслуживании и устранение широко распространенных объектов. Дополнительные подразделения могли быть соединены вместе и управляться одним инженером из ведущего подразделения, создавая очень мощные комбинации.

Многие железные дороги, в том числе Union Pacific, не смогли быстро воспользоваться преимуществами новой технологии из-за нехватки материалов, вызванной Второй мировой войной. Парк современных паровозов Union Pacific и обильные запасы угля в Вайоминге стали еще одним фактором позднего вступления UP в гонку дизелизации. Однако после войны железные дороги начали избавляться от классических пароходов. Union Pacific начала свою работу в конце 1940-х годов на линии, проходящей через юго-западные пустыни, где было трудно достать воду для паровых двигателей.

К концу 1950-х эра пара закончилась, и на рельсах правили все более мощные дизели.

Классы локомотивов

Пассажирский комплект E-9

Компания Union Pacific восстановила три пассажирских локомотива E-9: № 951, 949 и 963B. Они используются в специальных поездах. Первый из набора, 951, был возвращен в список в 1984 году после того, как был выведен из эксплуатации в 1980 году, чтобы заменить паровой двигатель № 844 в ежегодном поезде «River City Roundup», потому что паровой двигатель был выставлен в том году в Нью-Йорке. Всемирная выставка в Орлеане.

№ 951 был одним из 69 локомотивов E-9, когда-то принадлежавших Union Pacific. Построенный в 1955 году, он тянул такие знаменитые поезда, как «Сити оф Лос-Анджелес», «Сити оф Портленд», «Сити оф Сан-Франциско», «Сити оф Сент-Луис» и «Челленджер». Когда в 1971 году Amtrak взяла на себя большую часть национальных железнодорожных пассажирских перевозок, № 951 был одним из восьми единиц, оставленных UP для специальных услуг. Остальные единицы E были проданы или переданы Amtrak.

В 1974 году номер 951 был предоставлен спонсорам American Freedom Train для продвижения двухсотлетнего тура AFT. Локомотив был перекрашен в красно-бело-синюю двухсотлетнюю раскраску и совершил поездку по большей части страны на «Экспрессе преамбулы» в преддверии широко разрекламированных паровых туров Freedom Train в 1919 году.75 и 1976. Локомотив был возвращен UP после тура и перекрашен в свой традиционный желтый цвет в 1978 году. компонентов в 1993 году, хотя его внешний вид продолжал сохранять вид эпохи 1955 года. Статистика естественного движения населения доступна на странице Streamliner. Кроме того, обязательно ознакомьтесь с фотогалереей E-9.

Centennial DD40X

Union Pacific сохранил только один из своих 47 дизель-электрических локомотивов Centennial, № 6936. Centennials были самыми большими дизель-электрическими локомотивами, когда-либо построенными. Фактически, состоящие из двух двигателей на одной раме, они выдавали 6600 лошадиных сил. Разработанные и построенные исключительно для Union Pacific Railroad, единицы были названы в честь празднования столетия железной дороги в 1969 году. Соответственно, они были пронумерованы в серии 6900, от 6900 до 6946.

Первая Centennial была поставлена ​​в 1969 году, в пора участвовать в праздновании Золотого шипа в Юте. Остальные единицы были доставлены в течение следующих двух лет. Они работали в сфере быстрых грузовых перевозок по большей части системы UP до выхода на пенсию в 19 году.84. Тринадцать локомотивов были переданы в дар для всеобщего обозрения в различных парках и музеях.

Другие исторические дизель-электрические локомотивы

Union Pacific сохранила несколько других дизель-электрических локомотивов для консервации и возможного восстановления. На складе в Шайенне находится подразделение «F» в Чикаго и Северо-Западе, F7A CNW 401, подразделение E-9B UP 966B, бывшее подразделение F «B» DRGW 5763 в Денвере и Рио-Гранде. «В комплексе наследия Шайенн стоит UPY1072 SW1500.

локомотив | Определение, история, дизайн, типы и факты

тепловоз

; Сименс, Вернер фон

Смотреть все СМИ

Ключевые люди:

Ричард Тревитик
Джордж Стефенсон
Питер Купер
Джон Стивенс
Эжен Шнайдер

Похожие темы:

Большой мальчик
Бейер-Гаррат
железнодорожная муфта
электровоз
тендер

Просмотреть весь связанный контент →

Резюме

Прочтите краткий обзор этой темы

Локомотив , любой из различных самоходных транспортных средств, используемых для буксировки железнодорожных вагонов по путям.

Хотя движущая сила поезда может быть встроена в вагон, в котором также есть пассажирские, багажные или грузовые помещения, чаще всего она обеспечивается отдельной единицей, локомотивом, который включает в себя оборудование для производства (или, в случае электровоза, для преобразования) мощности и передачи ее на ведущие колеса. Сегодня есть два основных источника энергии для локомотива: нефть (в виде дизельного топлива) и электричество. Пар, самая ранняя форма движения, использовался почти повсеместно примерно до времени Второй мировой войны; с тех пор он был заменен более эффективной дизельной и электрической тягой.

Паровоз был самодостаточной единицей, у которой был собственный запас воды для производства пара и угля, масла или дров для обогрева котла. Тепловоз также имеет собственный запас топлива, но мощность дизельного двигателя не может быть напрямую связана с колесами; вместо этого необходимо использовать механическую, электрическую или гидравлическую трансмиссию. Электровоз не самодостаточен; он получает ток от воздушного провода или третьего рельса рядом с ходовыми рельсами. Электроснабжение третьего рельса используется только городскими скоростными железными дорогами, работающими на низковольтном постоянном токе.

В 1950-х и 60-х годах газовая турбина была принята на вооружение одной американской и некоторыми европейскими железными дорогами в качестве альтернативы дизельному двигателю. Хотя его преимущества были сведены на нет прогрессом в технологии дизельной тяги и ростом цен на нефть, он по-прежнему предлагается в качестве альтернативного средства для установки высокоскоростного железнодорожного сообщения в регионах, где отсутствует инфраструктура для подачи электроэнергии.

Основные характеристики, которые сделали Rocket 9 Джорджа и Роберта Стефенсонов0072 от 1829 г. успешный — его многотрубный котел и его система отвода пара и создания тяги в топке — продолжали использоваться в паровозе до конца его карьеры. Вскоре количество спаренных ведущих колес увеличилось. Ракета имела только одну пару ведущих колес, но вскоре стали обычным явлением четыре сцепленных колеса, и в конечном итоге некоторые локомотивы были построены с 14 сцепленными машинистами.

Ведущие колеса паровозов были разных размеров, обычно больше для более быстрых пассажирских двигателей. В среднем было около 1829Диаметр –2032 мм (72–80 дюймов) для пассажирских двигателей и 1372–1676 мм (54–66 дюймов) для грузовых или смешанных типов транспорта.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас

Запасы топлива (обычно угля, но иногда нефти) и воды можно было перевозить на самой раме локомотива (в этом случае он назывался танковым двигателем) или в отдельном транспортном средстве, тендере, сцепленном с локомотивом. Тендер типичного европейского магистрального локомотива имел вместимость 9000 кг (10 тонн) угля и 30 000 литров (8 000 галлонов) воды. В Северной Америке были распространены более высокие мощности.

Для удовлетворения особых потребностей тяжелых грузовых перевозок в некоторых странах, особенно в США, большее тяговое усилие было получено за счет использования двух отдельных двигателей под общим котлом. Передний двигатель был сочленен или шарнирно соединен с рамой заднего двигателя, так что очень большой локомотив мог преодолевать повороты. Сочлененный локомотив изначально был швейцарским изобретением, первый из которых был построен в 1888 году. 0071 Big Boy , используемый в горных грузовых перевозках на западе США. Big Boy весил более 600 коротких тонн, включая тендер. Он мог развивать тяговое усилие 61 400 кг (135 400 фунтов) и развивать мощность более 6000 лошадиных сил при скорости 112 км (70 миль) в час.

Одной из самых известных сочлененных конструкций был Beyer-Garratt, который имел две рамы, каждая из которых имела собственные ведущие колеса и цилиндры, увенчанные водяными баками. Два шасси разделяла еще одна рама, несущая котел, кабину и запас топлива. Этот тип локомотива был ценен на легко уложенных путях; он также мог преодолевать крутые повороты. Широко использовался в Африке.

Различные доработки постепенно улучшали поршневой паровоз. Некоторые из них включали более высокое давление в котле (до 2000–2060 килопаскалей [290–300 фунтов на квадратный дюйм] для некоторых из последних локомотивов по сравнению с примерно 1300 килопаскалей [200 фунтов на квадратный дюйм] для более ранних конструкций), перегрев, питательная вода. предварительный нагрев, роликовые подшипники и использование тарельчатых (перпендикулярных) клапанов вместо скользящих поршневых клапанов.

Тем не менее, тепловой КПД даже самых совершенных паровозов редко превышал 6 процентов. Неполное сгорание и потери тепла из топки, котла, цилиндров и других мест рассеивают большую часть энергии сгоревшего топлива. По этой причине паровоз устарел, но только медленно, потому что у него были компенсирующие преимущества, в частности его простота и способность выдерживать злоупотребления.

Попытки приведения в движение железнодорожных транспортных средств с помощью батарей датируются 1835 годом, но первое успешное применение электрической тяги было в 1879 году, когда на выставке в Берлине проехал электровоз. Первые коммерческие применения электрической тяги были на пригородных или городских железных дорогах. Один из первых произошел в 1895 году, когда Балтимор и Огайо электрифицировали участок пути в Балтиморе, чтобы избежать проблем с дымом и шумом в туннеле. Одной из первых стран, применивших электрическую тягу на магистральных линиях, была Италия, где система была запущена еще в 1902.

К началу Первой мировой войны в Европе и США действовало несколько электрифицированных линий. Крупные программы электрификации были предприняты после этой войны в таких странах, как Швеция, Швейцария, Норвегия, Германия и Австрия. К концу 1920-х годов почти в каждой европейской стране был хотя бы небольшой процент электрифицированных путей. Электрическая тяга также была введена в Австралии (1919 г.), Новой Зеландии (1923 г.), Индии (1925 г.), Индонезии (1925 г.) и Южной Африке (1926 г.). Ряд столичных вокзалов и пригородных сообщений были электрифицированы в период с 19 по 19 век.00 и 1938 в Соединенных Штатах, и было несколько электрификаций основных линий. Появление тепловоза затормозило дальнейшую электрификацию магистральных маршрутов в Соединенных Штатах после 1938 года, но после Второй мировой войны такая электрификация была быстро распространена в других местах. Сегодня значительная часть колеи стандартной колеи на национальных железных дорогах по всему миру электрифицирована, например, в Японии (100 %), Швейцарии (92 %), Бельгии (91 %), Нидерландах (76 %), Испании ( 76 процентов), Италия (68 процентов), Швеция (65 процентов), Австрия (65 процентов), Норвегия (62 процента), Южная Корея (55 процентов), Франция (52 процента), Германия (48 процентов), Китай (42 процента). процентов) и Великобритании (32 процента). Напротив, в Соединенных Штатах, где имеется около 225 000 км (140 000 миль) путей стандартной колеи, электрифицированные маршруты практически не существуют за пределами Северо-восточного коридора, где Amtrak управляет 720-километровым (450-мильным) экспрессом Acela Express между Бостоном и Вашингтоном. , округ Колумбия

Вторая половина века также была отмечена созданием в городах по всему миру множества новых электрифицированных городских систем скоростного железнодорожного транспорта, а также расширением существующих систем.

Преимущества и недостатки

Электрическая тяга обычно считается наиболее экономичным и эффективным средством эксплуатации железной дороги при условии, что доступна дешевая электроэнергия и плотность движения оправдывает большие капитальные затраты.