Kas ir tvaika lokomotīve?

Tvaika lokomotīves ir tvaika lokomotīves. Tvaika lokomotīves tika izmantotas no 19. gadsimta vidus līdz 20. gadsimta vidum.

Lokomotīves vagonā sāka vilkt zirgi, kurus Vācijā sāka izmantot 1500. gadu vidū. Līdz ar tvaika mašīnas izgudrošanu 1700. gadu sākumā šos ceļus sāka pārvērst par dzelzceļiem, un pirmo tvaika lokomotīvi 1804. gadā izgatavoja Ričards Trevithick un Andrew Vivian Anglijā. Lokomotīve strādāja Velsā uz "Penydarren" (Merthyr Tydfil) tramvaja līnijas, kas ir tuvu sliežu lielumam. Nākamajā periodā Methew Murray divcilindru lokomotīve tika uzbūvēta 1812. gadā Vagonyolu Middleton dzelzceļa operatoram.

Šīs norises Apvienotajā Karalistē paātrināja ASV sākumu un Toms Ītums, pirmais amerikāņu tvaika lokomotīve, kas 1829. gadā strādāja Baltimore-Ohio dzelzceļā, sāka darbu pie šīs līnijas, un tas bija izmēģinājuma modelis, un tas tika palaists Dienvidkarolīnas dzelzceļa atklāšanas ceremonijā Amerikā. Labākais Čārlstonas draugs bija pirmā veiksmīgā dzelzceļa lokomotīve.

Tvaika lokomotīves attīstība

25 gadu laikā pēc Trevithick lokomotīves uzbūves ierobežotu skaitu tvaika lokomotīvju veiksmīgi izmantoja dzelzceļos ar oglēm. Napoleona karu beigās šim barības cenu kāpumam bija arī būtiska ietekme. Tā kā čuguna izgatavotie Ievas ceļi nebija pietiekami izturīgi, lai pievilktu tvaika lokomotīves svaru, šie ceļi ar “L” sekciju, kur vagona riteņi bija piemēroti, tika aizstāti ar plakanas virsmas sliedēm un atlokiem.

Tvaika lokomotīvju cilindrs

Džordžs Stefensons, izmantojot savu iepriekšējo dizaineru pieredzi 1814. gadā, veica plakanas virsmas lokomotīvju pārvietošanos pa sliedēm. Gandrīz visās iepriekšējās lokomotīvēs cilindri tika novietoti vertikāli un daļēji iegremdēti katlā. 1815. gadā Stefansons un Loss patentēja ideju galvenos piedziņas riteņus pārsūtīt tieši no veltņiem caur augšējiem priekšējiem kloķiem, nevis pārvadīt piedziņas jaudu no virzuļa uz galveno piedziņas riteni. Ierīce, kas pārvada piedziņas jaudu ar reduktoriem, izraisīja saraustītu kustību, it īpaši, ja lieliem zobiem parādījās nodilums. Mehānisms, kas enerģiju nodod tieši no cilindra, projektētājiem piešķīra lielāku brīvības pakāpi, jo tas ir liesāks.

Tvaika lokomotīvju katli

Lokomotīves katli ir pārvērtušies arī cauruļveida formā, kad tie bija liesas caurules formā, un pēc tam - cauruļveida formā, kur līdzās pastāvēja daudzas caurules, tādējādi nodrošinot plašāku sildīšanas virsmu. Šajā pēdējā formā virkne cauruļu tika piestiprināta līdzīgai plāksnei, kas tika atrasta tajā pusē, kur dega plīts. Izplūdes tvaiki no cilindriem izraisa eksploziju, jo tie iziet cauri caurulēm un iet no dūmu gala uz skursteni, saglabājot uguni dzīvu, kamēr lokomotīve pārvietojas. Kamēr lokomotīve stāvēja tur, kur atradās, tika izmantots mezgls. Henrijs Boots, Liverpūles un Mančestras kompānijas grāmatvedis, 1827. gadā patentēja sarežģītāku vairāku cauruļu avāriju. Stefansons arī izmantoja šo izgudrojumu savā lokomotīvē ar nosaukumu Rocket (bet vispirms viņam bija jāveic ļoti ilgi izmēģinājumi, lai novērstu savienojuma gredzenu uz gala plāksnēm, kurām bija savienotas vara caurules, nevis noplūdi).

Pēc 1830. gada tvaika lokomotīve ieguva mūsdienās zināmo formu. Baloni tika novietoti horizontāli vai nedaudz slīpi galā, kur izdalījās dūmi, un, ja ugunsdzēsēja vieta atradās galā, kur tika sadedzināta plīts.

Tvaika lokomotīves šasija

Tā kā veltņi un asis ir savienoti ar katlu vai novietoti tieši zem katla, bija nepieciešams rāmis, lai noturētu dažādas detaļas kopā. Stieņa rāmis, ko pirmo reizi izmantoja Lielbritānijas lokomotīvēs, drīz tika ieviests ASV un no kaltas dzelzs pārvietots uz tērauda lietņu. Veltņi tika uzstādīti ārpus rāmja. Anglijā bāra rāmi aizstāja ar plāksnes rāmi. Tajā cilindri atrodas rāmja iekšpusē, un rāmjiem ir atsperu balstiekārtas (spirālveida vai lapu formas) un asu gultņi (ieeļļoti gultņi) asu noturēšanai.

Ieviešot tēraudu katlu ražošanā pēc 1860. gada, bija iespējams strādāt ar lielāku spiedienu. 19. gadsimta beigās lokomotīvēs plaši izplatījās 12 bar spiediens; Ja savienojums ir lokomotīves, tika sākts izmantot 3,8 bar spiedienu. Šajā laikmetā šis spiediens palielinājās līdz 17,2 bāriem. 1890. gadā tika izgatavoti ātrvilcienu cilindri ar diametru 51 cm un gājienu 66 cm. Vēlāk tādās valstīs kā ASV, cilindru diametrs palielinājās līdz 81 cm, un gan lokomotīves, gan vagonus sāka izgatavot lielākus.

Pirmajās lokomotīvēs bija sūkņi, ko darbina ass. Tomēr tie darbojās tikai tad, kad darbojās motors. Inžektors tika atrasts 1859. gadā. Tvaika (vai vēlāk izplūdes tvaiku) no katla izsmidzināja caur konusa formas rupjo sprauslu (difuzoru), piepildot ūdeni katlā ar lielāku spiedienu. "Pretvārsts" (vienvirziena vārsts) turēja tvaiku katla iekšpusē. Sausais tvaiks tika ņemts no katla augšdaļas un savākts perforētā caurulē, vai no punkta katla augšpusē un savākts tvaika pilienā. Pēc tam šis sausais tvaiks tika pārnests uz regulatoru, un regulators kontrolēja sausa tvaika sadalījumu. Vissvarīgākā tvaika lokomotīvju attīstība bija pārkaršanas ieviešana.

Caur slīpumu izveidoto cauruli, kas caur gāzes vadu vispirms veda tvaiku uz krāsni un pēc tam uz kolektoru katla priekšējā galā, atrada Vilhelms Šmits, un to izmantoja arī citi inženieri. Ietaupījumi degvielā, īpaši ūdenī, uzreiz parādīja sevi. Piemēram, “piesātinātu” tvaiku ražoja 12 bar spiedienā un 188 ° C temperatūrā; šis tvaiks cilindros strauji paplašinājās, sildot vēl par 93 ° C. Tādējādi 20. gadsimtā lokomotīves kļuva spējīgas darboties ar lielu ātrumu, pat īsā griešanas laikā - 15%. Tvaika lokomotīves pielietojuma pēdējā posmā ir veicinājuši tādi sasniegumi kā tērauda riteņi, stikla šķiedras katlu uzlikas, virzuļa vārsti ar garu soli, tiešas tvaika pārejas un pārkaršana.

Tvaiks no katla tika izmantots arī citiem mērķiem. Lai palielinātu vilkmi, tā vietā, lai ielej, ar tvaiku sāka lietot “smilšu strūklu”, kas 1887. gadā palielināja berzes spēku. Galvenās bremzes darbināja vai nu ar mašīnas vakuumu, vai ar saspiestu gaisu, ko piegādā tvaika sūknis. Turklāt tika nodrošināta tvaika sildīšana, ko caur vagoniem veda vagonos, un no tvaika dinamo (ģeneratora) tika iegūta elektriskā gaisma.