Denne artikel beskriver enheden og princippet for drift af køretøjets damplokomotiv .
Et damplokomotiv består af tre hoveddele: en dampkedel , en dampmaskine og en undervogn . Derudover indgår et udbud i damplokomotivet - en speciel trailervogn, der tjener til opbevaring af vand- og brændstofforsyninger [1] [2] . I tilfælde af at der er lagret vand og brændstof på selve damplokomotivet, så er det et tanklokomotiv .
Dampkedlen bruges til at producere vanddamp ved at forbrænde brændstof, som er den primære energikilde. Damp på et damplokomotiv er den vigtigste arbejdsvæske og bruges til at udføre driften af en dampmaskine og en række hjælpeudstyr (især en damp-luftpumpe , en dampturbinegenerator ) og bruges også i lyd signaler - fløjte og tyfon .
Motoren i et damplokomotiv er en traktionsdampmaskine, der omdanner dampens energi til frem- og tilbagegående bevægelse af stemplet , som igen omdannes til roterende drivhjul ved hjælp af en krumtapmekanisme .
Lokomotivets besætning, bestående af en ramme og et løbetøj , er lokomotivets base (skelet) og tjener til at transportere alt udstyr, samt til at flytte lokomotivet langs skinner .
Da dampkedlen er den primære energikilde, gør dette den til hovedkomponenten i damplokomotivet. I den forbindelse stilles der en række krav til kedlen. Disse krav omfatter primært kedlens pålidelighed (sikkerhed) - på grund af det faktum, at damptrykket kan nå meget høje værdier (op til 20 atm. og derover), hvilket gør kedlen til en potentiel bombe, og enhver konstruktionsfejl kan føre til en eksplosion , og derved fratage lokomotivet en energikilde. Det var eksplosionen af en dampkedel, der var et af de mest overbevisende argumenter imod indførelsen af lokomotivtræk i det 19. århundrede.
Desuden skal en dampkedel være nem at administrere, vedligeholde og reparere, kunne arbejde på forskellige typer og kvaliteter af brændsel, være så kraftig som muligt, samt økonomisk [3] .
Dampkedlen består af dele, som for nemheds skyld ofte er opdelt i fem grupper [3] [4] :
En klassisk damplokomotivkedel består af følgende hoveddele (i figuren ovenfor - fra venstre mod højre) : brændkammer , cylindrisk del og røgkasse [4] .
OvnBrændkammeret , som også er et forbrændingskammer , tjener til at omdanne den kemiske energi indeholdt i brændstoffet til termisk energi . Strukturelt består brændkammeret af to stålkasser, der er indlejret i hinanden: en brandkasse (selve brændkammeret) og et hus , forbundet med specielle forbindelser . Lokomotivovnen fungerer under ekstremt vanskelige temperaturforhold, da temperaturen fra det brændte brændstof kan nå 1600 ° C, og mellem brændkammeret og huset under drift er der et lag af damp under højt tryk (tivis af atmosfærer). Derfor er brændkammeret samlet af det mindst mulige antal dele, især består brændkammeret af fem plader: et loft, to sider, en bageste og en rørformet rist. Sidstnævnte er stedet for overgangen fra ovnen til den cylindriske del [5] .
I bunden af brændkammeret er en rist , som tjener til at opretholde et lag af brændende fast brændsel. Som navnet antyder, har den en gitterstruktur, som sikrer tilstrømningen af frisk luft ind i ovnen. Store riste består af flere separate riste . Der er et skruehul i ovnens bagside , gennem hvilket brændstof kastes. På kraftige damplokomotiver er cirkulationsrør og (eller) termosifoner placeret i den øverste del af ovnen , som tjener til at øge cirkulationen af vand i kedlen. En speciel bue af mursten er fastgjort til disse rør , der beskytter loftet og den rørformede rist mod udsættelse for åben ild [5] .
Indbyrdes kendetegnes ildkasserne ved loftets form: med et fladt loft og radial. Et fladt loft brændkammer, også kendt som et Belper brændkammer , har et relativt stort brændkammer volumen for at sikre fuldstændig forbrænding af brændstoffet. Som følge heraf var sådanne ildkasser meget almindelige i tidlige damplokomotiver, og i en række lande blev de produceret indtil slutningen af damplokomotivbyggeriet (for eksempel Er damplokomotiver , produceret af Tjekkoslovakiet og Polen indtil 1957 ) . Belper-ovnen er dog svær at docke med den cylindriske del af kedlen. Derudover begrænser den store bredde brugen målmæssigt, især i den øverste del, og på kraftige damplokomotiver er det nødvendigt at etablere et stort antal forbindelser mellem brændkammeret og huset, da flade plader er mindre modstandsdygtige overfor højt kedeltryk. Derfor begyndte man på kraftige damplokomotiver at bruge brandkasser med radialt loft ( radial firebox ). Det radiale brændkammer er lettere end Belper brændkammeret og modstår bedre højt damptryk. Men den radiale ovn har en alvorlig ulempe: et relativt lille volumen af ovnrummet, på grund af hvilket brændstoffet forbrændes mindre effektivt, og uforbrændte kulpartikler kan beskadige den indre overflade af kedlen. Derfor er der ofte installeret en efterbrænder i den forreste øvre del af sådanne ovne, som forbedrer effektiviteten af brændstofforbrænding (selvom denne opfattelse ofte er overdrevet) [5] [6] .
Cylindrisk del af kedlenDen cylindriske del af dampkedlen er dens hoveddel, da det er i den, hoveddampgenereringen finder sted . Faktisk er den cylindriske del en brandkedel , da vand opvarmes på grund af det store antal (op til flere hundrede stykker), der passerer gennem det brandrør , inde i hvilke termisk luftstrøm strømmer. Skallen på den cylindriske del består af flere tromler (normalt tre eller flere), forbundet med en teleskopisk metode, det vil sige, at den ene er indlejret i den anden. For første gang blev en flerrørskedel på damplokomotiver brugt i 1829, nemlig på den berømte " Raket " af Stephenson .
Ofte er der i den cylindriske del også en overheder , som er placeret i rør, som grundlæggende ligner røgrør, men større i diameter. Sådanne rør kaldes allerede brandrør , og selve overhederen er brandrør .
RøgboksKedelsæt - enheder og enheder til at sikre kedlens termiske drift. De giver dig mulighed for at forbrænde den rigtige mængde brændstof med det mindste tab. Afhængigt af placeringen skelnes der mellem et brændkammersæt og et røgkassesæt. Det er også værd at bemærke en sådan enhed som en sodblæser , som kan være placeret både i brændkammeret og i brændkammeret eller endda være bærbart. Sodblæseren tjener til at rense den indvendige overflade af røg- og flammerørene for sod og aske og øger derved varmeoverførslen fra varme gasser gennem rørvæggene til vand og damp. Rengøring udføres ved at lede en dampstråle ind i rørene. Efterfølgende blev sodblæsere afmonteret på mange damplokomotiver [7] .
OvnsætFørst og fremmest er det værd at bemærke risten , der er placeret i ildkassen på niveau med ovnrammen. Denne rist tjener til at opretholde et lag af brændende fast brændsel og giver den også, som navnet antyder, på grund af spalter den luftstrøm, der er nødvendig til forbrænding. På grund af den store størrelse (på et lokomotiv i L -serien er dens dimensioner 3280 × 1830 mm ), er risten lavet af separate elementer - riste , som er placeret i tværgående rækker. På tidlige damplokomotiver blev riststængerne fastgjort, senere begyndte man at bygge damplokomotiver med bevægelige (vyngende) riststænger, hvilket gjorde det muligt at forenkle rensningen af ovnen for slagger og aske . Svingristedrevet er overvejende pneumatisk. Slagger og aske fra ovnen hældes i en speciel bunker placeret under ovnen - en askebeholder , hvis øverste del dækker hele risten, og den nederste del, på grund af manglen på ledig plads, er hovedsageligt placeret mellem siderne af lokomotivets hovedramme. For at føre luft ind i ovnen er askeskuffen udstyret med specielle ventiler, som også bruges til at rense bunkeren for slagger. Ovndøre hører også til ovnsættet , som lukker skruehullet (tjener til at kaste brændsel ind i ovnen), og derved adskiller ovnens rum og førerkabinen. Da både askebeholderen og risten giver frisk luft til brændkammeret, kan tilstopning (slaggning) af deres luftkanaler og spalter føre til et alvorligt fald i kedeleffekten, og derfor, når du bruger antracit og kul med lavt kalorieindhold , en slaggebefugter bruges , hvilket er flere rør med huller placeret langs omkredsen af risten. Periodisk ledes der damp igennem dem, hvilket sænker temperaturen ved selve risten, og i kontakt med slaggen gør den mere porøs [7] .
Hvis et damplokomotiv opvarmes med olie eller brændselsolie (almindelig i moderne[ hvornår? ] damplokomotiver), så installeres oliedyser og olierørledninger i ovnen . Dyserne giver en fin spray af brændstof, som er nødvendig for dens fuldstændige forbrænding. Samtidig fjernes risten fra ovnen, og i stedet monteres en speciel murstenshvælving i askeskuffen og ovnen (også kendt som murværk ), som tjener som yderligere beskyttelse af ovnen mod en flamme, der har en højere temperatur. (over 1600 °) end med kulopvarmning, og også for at rationalisere forbrændingsprocessen - hvis flammen slukkes kortvarigt, vil den rødglødende hvælving hjælpe med at antænde brændstoffet, der kommer efter pausen. Imidlertid er den samlede vægt af denne bue meget højere end en rists, så overførslen af et damplokomotiv fra kul til olieopvarmning øger lokomotivets samlede vægt, især dets bageste del [7] .
Røgboks-headsetForbrænding af brændstof kræver luft, og det kræver en del: Der kræves 10-14 kg eller 16-18 kg luft til henholdsvis 1 kg kul eller brændselsolie. Det er indlysende, at tilførslen af en sådan mængde luft ind i forbrændingskammeret (ovnen) på en naturlig måde er praktisk talt umulig, hvilket tvinger skabelsen af et kunstigt træk af gasser i kedlen. For at gøre dette er en speciel røgudstødningsanordning installeret i røgboksen , som giver luftstrøm ind i ovnen ved at skabe et vakuum i røgkammeret. Lokomotiv-røgudstødningsanordninger findes i flere designs, men næsten alle fungerer på allerede udtømt damp, der kommer fra en traktionsdampmaskine , som giver dig mulighed for at ændre lufttilførslen afhængigt af den effekt, der bruges af maskinen, det vil sige, jo mere intens motor virker, jo stærkere forbrænding og jo mere damp produceres [7] .
Den enkleste røgudsugningsanordning er keglen , der ligner en kegleformet dyse installeret under skorstenen. Princippet for driften af keglen er, at udstødningsdampen, der passerer gennem den, opnår en høj hastighed (op til 250-350 m / s), hvorefter den sendes til skorstenen, hvor den, medfører luft, skaber et vakuum i røgkammer. Kegler kommer i forskellige designs, herunder et-, to- og firehullers, variabel og konstant sektion, med et fælles og separat udløb. Den mest udbredte fire-hullers kegle med variabelt tværsnit med en separat udløsning, det vil sige, når damp fra højre og venstre cylinder frigives separat. På trods af designets enkelhed kan keglen dog ikke bruges på damplokomotiver med udstødningsdampkondensering, derfor bruges en ventilator (gaspumpe) på sidstnævnte som en røgudstødningsanordning . Ventilatordrevet udføres fra udstødningsdampen, der ligesom med en kegle gør trækjusteringen automatisk. På grund af dets fordele begyndte blæsertræk at blive brugt selv på damplokomotiver uden kondensering af udstødningsdamp (for eksempel sovjetisk CO in og Sum ), dog på grund af en række mangler (et mere komplekst design end en kegle, og derfor en højere reparationsomkostning, højt modtryk ved frigivelse af damp, svært ved at arbejde ved høje afskæringer) i 1950'erne. blæsertrækket blev udskiftet med et konisk [7] .
Kedlen er kendetegnet ved følgende parametre:
Dampmaskinen i et lokomotiv består af cylindre støbt i ét stykke med spolekasser , en mekanisme til at overføre kraft til drivhjulene ( krumtapmekanisme ) og en dampfordelingsmekanisme . Cylindrene på en dampmaskine (hvoraf der er 2 eller flere på et damplokomotiv) støbes af stål og fastgøres til stellet med bolte, eller højre og venstre dampmaskine støbes sammen som på senere damplokomotiver.
Følgende typer dampmaskiner bruges i damplokomotiver:
De fleste damplokomotiver brugte simple to-cylindrede maskiner, effektiviteten blev øget ved introduktionen af en overhedning , og kraften blev øget ved oprettelsen af leddelte lokomotiver og en stigning i kedelkraften.
Dampfordelingsmekanismen (sædvanligvis vippe) i et damplokomotiv består af en vippe 1 , der svinger på en aksel og er forbundet med sin nedre ende til en modkrumtap 2, monteret på drivhjulet i en vinkel i forhold til krumtappen . Bevægelsen fra kulissen overføres ved hjælp af et radialt tryk 3 til den øvre ende af håndtaget ( pendulet ) 4; den nedre ende af pendulet modtager bevægelse fra skyderen 5. Bevægelsen af spolen 6 rapporteres fra det mellemliggende punkt af pendulet. Ved hjælp af vippemekanismen udføres alle faser af dampfordeling (spole), damplokomotivets kraft reguleres ved at ændre fyldningsgraden (afskæring) af damp til cylinder 7 og vende 8 - få omvendt bevægelse af damplokomotivet.
I nogle tilfælde, for midlertidigt at øge trækkraften (ved start og ved opstigning), på damplokomotiver, ud over hoveddampmaskinen, er der installeret en hjælpeanordning ( booster ), der overfører arbejde til lokomotivets støtteaksler eller til tenderakslen.
Andre elementer i lokomotivmaskinen:
Den mandskabs- eller rammekørende del af lokomotivet består af en ramme, hvorpå kedel og cylindre, hjulsæt med akselkasser, fjedre med balancerer og en bogie er monteret.
På midten af alle drivende hjulsæt er der støbt kontravægte som en helhed for at afbalancere inertikræfterne fra excentrisk roterende masser [8] (håndsving, stifter, tvillinger, og på drivhjulet desuden modhåndsvinget og en del af drivende plejlstang).
Maskinisterne ( lokomotivbrigaden ) var i kabinen og alle lokomotivets styringer var koncentreret. Bagsiden af brændkammeret med et skruehul til påfyldning af brændstof gik også ind i båsen.
Et udbud er en speciel bil med forsyning af vand og brændstof. Tenderen af kraftige damplokomotiver har en automatisk kulføder (stoker) [9] . Ofte havde tendere et standarddesign og blev brugt med flere serier af damplokomotiver.
På damplokomotiver til tørre eller ikke forsynede rentvandsarealer blev der brugt dampkondensering på en tender ( tender-kondensatorer ) [8] .