Паровоз: устройство, работа и ремонт
Паровоз: устройство, работа и ремонт ОГЛАВЛЕНИЕ
Раздел 1. ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. Общие сведения о паровозах
1. Виды локомотивов . ….. 3
2. Краткие сведения о развитии отечественного паровозостроения .. 4
3. Схема устройства и процесс работы паровоза . . . 7
4. Классификация паровозов .
. . . . 9 5. Основные серии паровозов железных дорог СССР .. 10
6. Эффективное использование и хороший уход — важнейшие условия высокой производительности паровозов .. 14
7. Организация ремонта паровозов .. 16
Раздел 2. ПАРОВОЗНЫЙ КОТЕЛ
Глава 2. Топка
8. Параметры котла. Основные части топки .. 20
9.
Типы и формы топок . . . . 23
10. Материал и соедииение листов топки .. 25
11. Укреплеиие стенок топки. . . 27
12. Циркуляционные устройства н свод .. 31
Типы и формы топок
. . . . 23Глава 3. Цилиндрическая часть котла и дымовая камера
13. Барабаны котла . . 33
14. Передняя трубная решетка .. 35
15. Сухопарник .
16. Дымогарные и жаровые трубы .. 37
17. Дымовая камера.. 40
18. Теплоизоляция и обшивка котла .. 42
.
36Глава 4. Гарнитура котла
19. Дымовытяжное устройство .. 43
20. Сифон .. 46
21. Искрогасители .. 47
22. Колосниковая решетка .
23. Зольник .. 52
24. Топочные дверцы .. 53
25. Приборы очистки жаровых и дымогарных труб .. 55
26. Оборудование топки для нефтяного отопления .. 57
. 49Глава 5. Паропровод и регуляторы
27. Схема паропровода .. 64
28. Регуляторы .. 65
29. Паросушители .
30. Паровые трубы н их соединения .. 73
.
71Глава 6. Пароперегреватели
31. Свойства насыщенного н перегретого пара .. 74
32. Системы пароперегревателей .. 75
33. Элементы пароперегревателя .. 77
34. Коллекторы . . . 80
35. Устройства для промывки элементов пароперегревателя .
. 82Глава 7. Арматура котла
36. Водоуказательные приборы .. 85
37. Контрольные пробки .. 88
38. Манометры .. 89
39. Предохранительные клапаны .. 90
40. Пароразборная колонка .. 92
41. Спускные краны и продувка котла .
42. Люки, люки-пробки и люк-лаз котла .. 9643. Свисток .. 98
44. Уход за арматурой котла .. 99
. 93Глава 8. Питательные приборы
45. Схема устройства, принцип работы и типы инжекторов .. 101
46. Всасывающие инжекторы .
. 104 47. Невсасывающие инжекторы .. 108
48. Уход за питательными приборами .. 112
49. Внутрикотловая обработка воды .. 112
Глава 9. Ремонт паровозного котла
50. Ремонт огневой коробки и кожуха топки .. 115
51. Ремонт и смена связей и анкерных болтов .52. Ремонт циркуляционных труб .. . . . 122
53. Ремонт цилиндрической части котла и передней решетки .. 123
54. Ремонт и постановка жаровых и дымогарных труб .. 125
55. Освидетельствование и испытание котлов . . 131
. 120Глава 10. Ремонт регулятора, гарнитуры, пароперегревателя и арматуры
56.
57. Ремонт пароперегревателя .. 136
58. Ремонт арматуры котла .. 141
Ремонт регулятора и
гарнитуры .. 134Раздел 3. ПАРОВАЯ МАШИНА ПАРОВОЗА
Глава 11. Общее устройство и работа паровой машины
59. Схема устройства машины .. 148
60.
61. Золотник с перекрышами и работа машины с расширением .. 153
62. Работа и мощность паровой машнны .. 156
63. Сила тяги и к. п. д. паровоза … 159
Распределение пара
простым золотником .. 149Глава 12. Паровые цилиндры, поршни и золотники
64. Конструкция цилиндров ….
65. Цилиндровые и золотниковые втулки и крышки цилиндров .. 166
66. Поршни .. . . . . . . . 169
67. Парораспределительные золотники .. 171
68. Поршневые и золотниковые сальники .. 175
69. Арматура цилиндров … 178
70. Уход за цилиндрами, поршнями и золотниками .
… 162
. 180Глава 13. Движущий механизм
71. Ползуны .. 182
72. Параллели .. 188
73. Ведущие дышла .. 191
74. Сцепные дышла и их соединения .. 196
Глава 14. Парораспределительный механизм
75.
76. Конструкция деталей кулисного механизма .. 207
77. Усовершенствование парораспределительного механизма .. 215
78. Переводные механизмы . . . . . 218
79. Уход за движущим и парораспределительным механизмами .. 220
Кулисный механизм
Вальсхарта .. 202Глава 15. Ремонт паровой машииы
80.
81. Ремонт сальников и арматуры цилиндров .. 231
82. Ремонт и установка параллелей и ползунов .. 232
83. Ремонт и проверка движущего механизма. . . . . 237
84. Ремонт и регулировка парораспределительного механизма . . 241
85. Проверка движущего и парораспределительного механизмов и золотников .
Ремонт цилиндров,
поршней н золотников .. 223
. 246Раздел 4. ЭКИПАЖНАЯ ЧАСТЬ ПАРОВОЗА
Глава 16. Паровозная рама
86. Типы и конструкции рам .. 249
87. Укрепление котла на раме .. 256
88. Сцепные приборы .. 258
Глава 17. Буксы и колесные пары
89.
90. Централизованная смазка букс .. 269
91. Колесные пары .. 272
Буксы . . 262Глава 18. Рессорное подвешивание
92. Типы рессорного подвешивания .. 277
93. Рессоры и детали подвешивания .. 281
94. Увеличитель сцепного веса паровоза .
. 285Глава 19. Паровозные тележки
95. Движение паровоза по кривым и назначение тележек .. 287
96. Одноосные тележки .. 288
97. Двухосные тележки .. 295
98. Уход за колесными парами, буксами и рессорным подвешиванием .. 298
Глава 20.
Ремонт экипажной части
99. Неисправности паровозной рамы, ее ремонт и проверка . . . 303
100. Ремонт букс, подшипников скольжения и рессорного подвешивания .. 307
101. Освидетельствования, основные неисправности и ремонт колесных пар . . . . 311
102. Ремонт паровозных тележек .. 315
103. Виды осмотров и основные неисправности подшипников качения .
. 318Раздел 5. ТЕНДЕР ПАРОВОЗА
Глава 21. Устройство и ремонт тендеров
104. Общие сведения .. 320
105. Рама и бак тендера .. 320
106. Автоматическая сцепка тендера .. 325
107. Тележки тендера … 329
108.
109. Уход за тендером … 337
110. Неисправности и ремонт тендера .. 339
Оборудование тендера
для нефтяного отопления .. 335Раздел 6. ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ПАРОВОЗА
Глава 22. Механический углеподатчик
111. Назначение и типы углеподатчиков .. 342
112.
113. Паровая машина углеподатчика .. 345
114. Редуктор, конвейерные винты .. 348
115. Сопловая коробка и распределительная плита .. 350
116. Уход за углеподатчиком .. 353
117. Ремонт углеподатчика .. 354
Углеподатчик типа С-3
.. 342 Глава 23.
Смазочные приборы
118. Смазочные материалы, применяемые на паровозах .. 356
119. Смазочные приборы …. 358
120. Маслопровод, обратные клапаны, приборы для нагнетания смазки .. 365
121. Ремонт пресс-масленок .. 368
Глава 24. Водоподогреватель
122.
123. Смесительная камера и насосы .. 374
124. Уход за водоподогревателем .. 380
125. Ремонт водоподогревателя .. 383
Принципиальная схема и
установка водоподогревателя на паровозе .. 372Глава 25. Устройства, повышающие безопасность движения
126. Скоростемер .. 386
127.
128. Диаграммная лента, ее расшифровка, обслуживание скоростемера .. 393
129. Автоматическая локомотивная сигнализация с автостопом .. 396
130. Электрическое освещенне … 399
131. Турбогенератор ….. 400
132. Радиосвязь .. 403
Механизм скоростемера
… 388 Глава 26.
Песочница, будка, инструмент
133. Песочница .. 404
134. Будка машиниста … 410
135. Инструмент и инвентарь паровоза .. 411
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.
Паровозный котел
СССР
«М 58100
Класс 13 а, 23„
j…
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Зарегистрировано в Бюро изобретений Госплана при СНК СССР
Д. Л. Чернявский.
Паровозный котел.
Заявлено 23 апреля 1935 года в НКПС за
Опубликовано 31 октября 1940 го, Предлагаемый паровозный котел
| нормального давления пара (в среднем в пределах 12 — 17 ать .) имеет целью устранить недостатки теплотехнического и конструктивного порядка, имеющие место в котлах паровозов, эксплоатируемых на железных дорогах.
Поверхность нагрева цилиндрической части существующих котлов составляет подавляющую часть (90 /о) I общей испаряющей поверхности нагрева котла, а вместе с тем эта основная по величине поверхность нагрева работает мало эффективно. Являясь в значительной мере подогревателем, тде выделяются соли и примеси и где, следовательно, откладывается боль-, шое количество накипи, указанная поверхность нагрева совершенно не приспособлена к механической очистке.
Недостатком поверхности нагрева цилиндрической части котла является омывание труб газами изнутри и во- 1 дой снаружи, что заставляет заключать трубки в кожух-барабан, разме- I ры и качество материала которого определяются поверхностью нагрева, котла и давлением пара, хотя ника- кого участия в производстве пара ан не принимает. Нерационален и самый принцип работы паровозного котла.
Газовый поток после топки проходит параллельно жаровые и дымогарные трубы. Сопротивление цилиндрической части котла проходу топочных газов велико. Это уменьшает коэфициент полезного действия паровой машины и снижает возможность форсированной работы котла.
Основные недостатки пароперегревателя — это различие в элементах его в зависимости от того, к какому ряду труб они относятся; необходимость вынуть целый ряд элементов при условии смены или осмотра элементов верхних рядов труб; наконец, вследствие встречающейся забивки жаровых труб сажей, трудность выемки их . и необходимость при этом разъема и удаления отдельных частей, находящихся в дымовой коробке.
В паровозном котле, согласно изобретению, устранены перечисленные недостатки.
На чертеже фиг. 1 изображает осевой разрез паровозного котла; фиг. Г— вид сверху; фиг. 2 — разрез по СС на фиг. 1; фиг. 3 — разрез по АА на фиг. 1; фиг. 4 — то же по ВВ; фиг. 5 — 2-й вариант котла.
Внутренняя листовая огневая топка обычным образом скреплена с кожухом связями и анкерными болтами.
Ухватный лист 1 (фиг. 1) переходит из очертания контура топки в цилиндрическую часть с жаровой трубой 2 (фиг. 1 и 2). Открытая жаровая труба-газоход служит камерой догорания. Жаровая труба 2 соединена с стенкой 8.
Вслед за жаровой трубой 2 расположены пароперегревательные элементы 4, заключенные в каркасе 5(фиг. 3) прямоугольного сечения. Прямоугольная форма каркаса продолжается и в месте постановки подогревателя и далее у дымовой коробки. Пар в элементы пароперегревателя поступает из коллектора б насыщенного пара. Коллектор соединен с запорным вентилем 7, который, в свою очередь, соединен с трубой 8, расположенной в сухопарнике. После пароперегревательных элементов пар поступает в коллектор9 перегретого пара и далее в цилиндры паровой машины.
За пароперегревателем расположен водоподогреватель-и с паритель 10, являющийся первой ступенью испарительной поверхности нагрева котла.
Он образован из нескольких секций, соединенных последовательно, каждая из которых состоит, в свою очередь, из двух коллекторов 11, 12 (фиг. 4), с при варенны1ми к ним однотипными элементами 18. В этих элементах трубы выполнены прямыми и соединены одна с другой,с одной стороны а налогично соединению перегревательньпх элементов для котла паровоза ФД, а с другой стороны — приварными колпачками 14. Через колпачки производится очистка труб водоподогревателя от накипи. Нижйий коллектор 12 большей емкости служит одновременно и грязевиком; на нем поставлен спускной кран. Открыв спускной кран, можно продуть секцию.
Подогреватель устроен так, что, разъединив питательную трубу 15 (фиг. 1 ), под водящую воду к секции, и трубу 1б, уводящую водуиз секции, можно вынуть секцию для очистки и поставить другую чистую, сокращая время для простоя котла под промывкой. Таким же образом можно вынуть и весь водоподогреватель.
Из тендера помощью питательного насоса вода подается в нижний коллектор водоподогревателя первой секции, а из него параллельно по всем элементам данной секции в верхний коллектор. Далее вода при, помощи соединительной трубы 15 между коллекторами, расположенными на одной стороне, попадает в нижний коллектор второй секции и по элементам этой секции в верхний коллектор, после, через соединительную трубу, в нижний коллектор третьей секции и т. д.
Наконец, из последнего верхнего коллекто ра вода поступает в котел.
Фиг. 5 изображает 2-й вариант котла. Отличие его от 1-го заключается в том, что между перегревателем и перед ней стенкой топки поставлена секция водоподогревателя с целью понижения температуры топочных газов у пароперегревателя и защиты пароперегревательных элементов от лучистой теплоты свода. Сохранность пароперегревательных элементов весьма важное обстоятельство само по себе и, кроме того,.позволяет, учитывая крайне редкую в данном случае смену элементов, осуществить элементы приварными, что упрощает пароперегреватель.
Предмет изобретения
Паровозный котел с внутренней листовой огневой топкой скрепленной с кожухом связями и анкерным и болтами и снабженной камерой догорания в виде открытой жаровой трубы— газохода, со смежно расположенным пароперегревателем камерного типа в каркасе прямоугольного сечения с расположением элементов поперек газохода, отличающийся применением отдельного водяного объема и поверхности нагрева в виде водоподогревателяиспарителя, состоящего из трубчатых элементов, расположенных в общем газоходе котла, и являющегося первой ступенью испарительной поверхности нагрева котла, последовательно соединенной с его топочной частью.
В авторскому свидетельству М 58100 иг4
1п с фиг.й
Госпланнздат М 39269
Цена 40 коп. фиг.2
Отв. редактор П. В. Никитин Техред А. И. Хром
Тнп. «Печатный Двор>, зак. № 617/13 — 57!
Как были устроены паровозы / Хабр
Так выглядит кабина паровоза «Серго Орджоникидзе» (это СО17-1137). Множество трубок сверху — это пароразборная колонка, к каждому потребителю отходит своя труба. А потребителей в уже достаточно зрелом технически паровозе много: две паровые машины слева и справа для движения колёс, свисток, механический углеподатчик, инжекторы для закачки воды, электрический генератор для освещения, насос для воздушной магистрали и так далее.
До электрических ламп использовали керосиновые фонари прямо впереди паровоза и ацетиленовые химические прожекторы. Потом примерно в начале двадцатого века «люксовые» вагоны обзавелись электрическим светом, а потом и паровоз стал освещаться яркими лампами, в частности, чтобы видеть, что происходит с колёсами и осями. Потому что помощнику машиниста иногда нужно было выйти на ходу и постучать кувалдой по кулисе, так как снег забился и смёрзся в лёд.
Отечественный пассажирский паровоз отличается от грузового визуально очень легко. Он выглядит нарядно, цветной (чаще всего зелёный или синий), у него большие сцепные колёса. Для пассажирского была важна скорость, для грузового — тяга, поэтому у грузового сцепные колёса меньше. И грузовые паровозы обычно чёрные.
Впереди паровоза есть маленькая бегунковая тележка, которая имеет возможность поворачиваться относительно основной рамы. Вот она сразу перед зелёной паровой машиной:
Она нужна для того, чтобы паровоз вписывался в кривые (мог поворачивать легче).
Вот паровая машина, она преобразует энергию пара в механическую энергию, движущую колёса:
За паровозом идёт вагон-тендер, туда грузятся запасы угля и воды. Обратите внимание на характерную русскую контрбудку: она соединяется с будкой на паровозе специально для обеспечения более комфортных условий работы паровозной бригады в зимнее время.
Вот принципиальное устройство паровоза (здесь и дальше мы ходим по Музею железных дорог России в Петербурге). Они сделали замечательный стенд с анатомией паровоза:
Чтобы паровоз шёл, в него надо загрузить уголь (топливо), воду (рабочее тело) и бригаду из машиниста, помощника машиниста и кочегара. Вот так с помощью гидроколонки грузилась вода через специальный люк в тендере:
Дальше бригада топит котёл и управляет поездом. Соответственно выделяются топка, котёл, колпак сухопарника и труба. Около колёс — паровые машины, которые делают движение из энергии пара. Внутри паровоза происходит парообразование, затем пару раз пар прогоняется по контуру трубок внутри устройства.
Паровозом почти до современности управлять надо было очень нежно и аккуратно, и для этого нужен был высокий профессионализм. Дело в том, что любой участок пути имеет наклоны: спуски и подъёмы. Вагоны взаимодействуют неравномерно, и сцепки между ними рвутся. Поезд может рассыпаться, и это закончится плохо. Плюс просто надо учитывать огромную инерцию и уметь управлять всей этой махиной. Поэтому в будке были два квалифицированных человека: помощник, умеющий топить котёл, и машинист, умеющий управлять поездом и вообще всё остальное.
Вот рабочее место машиниста и его обзор:
А вот помощника с дверью наружу:
Кочегар, вопреки распространённому мнению, не топил, а просто подавал уголь в бункер в паровозе из тендера. Это обычно был здоровый мужик, который умел много работать лопатой.
На этой лопате, кстати, помощники сдавали негласный экзамен машинистам при приёме в бригаду. Надо было пожарить яичницу. Для этого надо было равномерно растопить топку, закидывая уголь по углам отсека, правильно удерживать лопату, оценивать температуру в отсеке по цвету деталей и угля и управлять температурой лопаты. Если яичница получалась сгоревшей или «с соплями», это был негодный помощник. Если отличной — можно было есть, запивая водой из баков. Вот из этого, где написано «Вода отравлена, пить нельзя»:
Воду из баков, несмотря на надпись, кипятил и пил почти каждый машинист. Но это было запрещено, потому что после загрузки воды в неё надо было кинуть несколько таблеток средства от накипи, которое не очень полезно для здоровья. Это чтобы трубочки внутри паровых и водяных систем не забивались слишком быстро. Мягкая вода так ценилась, что, если находился источник около железной дороги, там сразу ставилась станция, даже если не было населённого пункта по дороге. Среднее расстояние между английскими станциями — 20 километров, а между нашими — 80. И то потому, что это почти предел хода паровоза без дозаправки водой.
Это проблема, и требовалось хоть какое-то её решение. Первый дизельный тепловоз придумали и собрали у нас, чтобы решить часть недостатков паровозной системы. Конкретно очень хотелось уйти от зависимости по воде и упростить манёвры на станциях. Маневровый тепловоз хорош тем, что его не надо постоянно топить: есть работа — включил двигатель, нет работы — выключил. В итоге попробовали собрать прототип и сделали вот это творение сумрачного русского гения — Щ-ЭЛ-1 1924 года:
Он, увы, проработал недолго и широко не распространился. У прототипа было слишком много проблем, связанных с тем, что пар давал мгновенную обратную связь, а ДВС требовал коробку передач между двигателем и колёсами. Переключение передач создавало жёсткие толчки, и они могли послужить причиной обрыва сцепок. Понадобилась электрическая система передач, что повлекло вот такую конструкцию:
В итоге на некоторое время от тепловозов отказались и стали проводить опыты сразу с электрическими двигателями. Как вы можете догадаться, аккумуляторы тогда были не очень, и поэтому распространение они получили только там, где могли ходить трамваи. То есть на трамвайных рельсах по ночам ползали грузовые поезда для предприятий Москвы.
Но, конечно, паровозы всё больше и больше устаревали. В какой-то момент в СССР сделали невероятно красивый и эффективный паровоз. Вот он, в музее стоит последний паровоз серии П36. У него четырёхзначный номер 0251, но произвели его ровно вот столько:
Из-за этого лампаса его прозвали «Генерал».
И примерно в этот же момент Америка сняла с производства паровозы, и у нас на XX съезде партии Хрущёв решил тоже поставить на тепловозы. Так появился ТЭЗ — убийца паровозов:
А это палубные крепежи для того, чтобы поставить тепловоз в СССР морем. Везли через Владивосток и вагоны (разобранные), и тепловозы.
Потом была богатая история тепловозов СССР. Из интересного стоит отметить вот эти экспонаты:
Рейсовый дизельный автобус АВ 758 — румынский. Ходил он 110 километров в час, то есть не сильно быстрее паровозов (паровозы могли и до 120 км/ч развить), но зато не останавливался для дозаправки водой.
Вот на ТЭ-6769 (Т означает трофейный эквивалент того, что после Т, то есть максимально близкий по характеристикам к серии Э) очень хорошо видно песочницу:
Отводы от неё ведут к каждому колесу и заканчиваются примерно вот так:
Так песок подаётся под колёса для увеличения трения. Это нужно при экстренном торможении или при обледенении путей.
Под колёсами ещё хорошо видно рессоры, магистрали и тормоза:
А вот с помощью этого устройства можно было узнать скорость паровоза:
Скорость вращения снималась с передней оси, а затем преобразовывалась в линейную скорость на приборе.
Есть ещё интересный класс паровозов, это так называемые паровозы-танки. Они отличаются от обычных только тем, что уголь и вода у них — на самом паровозе, а не в тендере:
Понятно, что запасы там не очень большие, но иногда так действительно проще.
На этом танке есть отличный карбидный фонарь. Верхний с жёлто-оранжевой кромкой — это «американский фонарь», он же — ацетиленовый химический прожектор. В ёмкость с карбидом капала вода (напор воды регулировался вручную), она реагировала, выделялся горючий газ, который затем горел в горелке. Получалось яркое пламя, которое давало света куда больше, чем «фары на свечах» снизу. Кстати, свечные фонари — съёмные, чтобы можно было осмотреть паровоз. Позже стали делать освещение. Вот лампа серии СО, которая освещает колёса:
И, возвращаясь к рабочему месту помощника машиниста СО, там рядом — распредщит, пока небольшой, как раз для таких ламп:
Очень интересно устройство поворотного круга. Депо тогда были основаны на архитектуре поворотного круга:
Эти паровозы в музее были расставлены именно таким кругом, который находится в центре экспозиции (это когда-то было действующее депо):
Альтернатива такому кругу — треугольники стрелок. Но круги, как видите, были куда удобнее, особенно когда от ручного поворота перешли к двигателям.
Теперь давайте посмотрим на паровозы сверху. Вот здесь хорошо видно шнек для подачи угля из тендера:
Турбогенератор:
Предохранительные клапаны (позже на более мощных паровозах их стали делать по три, тут два на случай выхода одного из строя):
На тепловозах сверху и с боков — ещё характерные решётки для холодильника: поскольку двигатели ставили судовые, надо было их как-то охлаждать, чтобы не закипели. В воде это просто (водой), а на железной дороге до четверти локомотива занимает холодильная установка.
Вот это реконструкция середины рабочего дня на станции:
Сзади видно таблицу с локомотивами и начальниками бригад. Бригады могли быть закреплены за локомотивом (три бригады, один старший машинист) или меняться. Первый способ обеспечивал лучшее обслуживание «родного» локомотива, а второй — меньший пробег, поскольку бригады отдыхали в оборотном депо и иногда не могли сразу выйти назад.
И последнее. Паровоз с большим аккумулятором для пара, бестопочный. Он использовался на химических заводах, где огонь был запрещён:
Передняя часть — это большой бак для пара, по сути. Паровоз приходил к котлу, заправлялся вот так:
И шёл в опасную зону работать. Пара хватало примерно на два часа.
Мы уже рассказывали много про железную дорогу, вот ещё посты на эту тему:
• Большой FAQ про поезда дальнего следования и неочевидные правила
• Зачем при наличии электропитания нужен старый добрый угольный котёл в вагоне
• Как устроен пассажирский вагон дальнего следования
• Как собирают вагоны для пассажирских поездов
• Эволюция вагона железной дороги
• Как работает вокзал
• Поезда разные. Очень
Как работает паровоз и его устройство
Сегодня мы поговорим о том, как работает паровоз, устройстве этих удивительных локомотивах, история работы которых на железных дорогах всего мира перевалила далеко за век и паровозы в прямом смысле дали огромный толчок научно-техническому прогрессу, подняли на высокий уровень экономику многих стран, совершили революцию во многих аспектах развития человеческого общества и цивилизации.
Я не буду сейчас касаться далеких и первых шагов в паровозостроении от отца и сына Черепановых, Стефенсона и многих, многих других выдающихся конструкторов и инженеров, чей труд и мысль сделали революцию в научно-техническом прогрессе. Об этом мы поговорим отдельно. Сегодня мы коснемся устройства и принципа действия паровоза.
Итак, люди старшего поколения хорошо помнят эти огромные пыхтящие, дымящие и прямо-таки дышащие, как-бы живые локомотивы, я вспоминаю как в детстве восхищался и откровенно побаивался подходить к нему близко, действительно а вдруг живой? Ну конечно впечатления детства, но они оставили во мне эти ощущения на всю жизнь и предопределили мою профессию в будущем, я стал машинистом, но водить эти огнедышащие машины мне уже не пришлось. А наша молодежь видит их только в фильмах и памятниках, а иногда можно увидеть живой паровоз ведущий ретро-поезд, хоть так, но здорово! А вспомните этот гудок! Никогда и ни с чем его не спутать!
Ну ладно, повспоминали, повздыхали, теперь перейдем к более конкретному
Как работает Паровоз – это локомотив приводимый в движение силой пара. Как-же эта сила водит поезда? Да в принципе очень просто! В большом котле снизу в топке горит огонь и греет воду, вода дает пар а он и поступает в цилиндры к поршням, двигая их взад-вперед и через кривошипно-шатунный механизм /систему рычагов, дышел/ заставляет вращаться ведущие колесные пары и мы едем!
Да с виду это просто, но это только принцип, а дальше нескончаемые задачи, которые приходилось решать инженерам, чтобы получился локомотив, не только пыхтящий и дымящий, но и эффективно работающий, ведущий тяжелые поезда на разных профилях пути и еще с большой скоростью!
Устройство паровозаГлавное в паровозе это конечно котел, а как получить в этом котле пар с давлением в 10 и больше, вплоть до 16 атмосфер, вот головоломка то, но все решено: давление в котле доведено до таких величин, чтобы вода не закипала при своих «классических» 100 градусах а закипала при 200 и даже 300 градусах! Для этого в котле должно быть очень большое давление. Поэтому топка — сложное устройство и работает в экстремальных условиях высоких температур и давлений, она имеет и обмуровку кирпичной кладкой и топочные связи для перегревания пара и контрольные пробки ну и конечно предохранительные клапаны, которые в случае превышения допустимого давления пара не допустят взрыва котла. Пар с такой температурой называется перегретым, именно благодаря ему и достигается все: мощность, скорость, экономичность и в конце концов коэффициент полезного действия (КПД) парового агрегата, очень важный показатель работы, который в будущем и решил дальнейшее развитие локомотивостроения не в его пользу, как ни старались инженеры, КПД паровоза так и не поднялся выше 10%, но что делать, с физикой не поспоришь!
А далее пар с большим давлением из котла по системе паропроводов поступает в так называемый «сухопарник», кто видел, это как бы такие большие кастрюли на верху котла, он отделяет наиболее сухой пар, а оттуда к паровой машине.
Паровая машинаПаровая машина находится впереди локомотива и включает в себя цилиндры где находятся поршни, цилиндры располагаются с обоих сторон. Но как заставить чтобы вся эта система работала синхронно и точно, как например поршни двигаются взад и вперед, совершая возвратно-поступательные движения? Просто, над главными большими цилиндрами располагаются цилиндры поменьше в них и бегают взад-вперед так называемые «золотники», поршни поменьше, соединенные друг с другом. Вот эти самые золотники соединены тягами с эксцентриком на кривошипе главного ведущего колеса, который вращаясь при движении двигает взад и вперед золотники через эти тяги ну а последние открывают доступ пара в цилиндр то с одной, то с другой стороны поршня через специальные каналы, вот поршни и бегают туда-сюда всю дорогу, а дальше как я уже рассказывал.
Золотники перекрывая каналы также отводят из цилиндров отработанный пар и они принимают непосредственное участие в изменении направления движения паровоза. Происходит это так, к золотникам подходит еще одна тяга от так называемого «кулисного камня», который движется во внутренних пазах изогнутой такой большой детали, называемой «кулисой», нижний торец кулисы также соединен тягой с кривошипом на основной ведущей оси. Если требуется изменить направление движения, то для этого пар должен толкнуть поршень или с переднего или с заднего торца цилиндра, отсюда паровоз поедет вперед или назад. Чтобы это произошло надо передвинуть золотники, а уж они один канал перекроют а другой откроют.
В этом процессе ведущее место занимает «сервомотор», управляемый машинистом посредством рычага и тяги — пневматический цилиндр с поршнем и тягой, которая и передвигает золотники в одно из требуемых положений. Золотники перемещаются и посредством другой, описанной выше тяги, через кулисный камень, передвигают кулису вверх или вниз, а кулиса, в свою очередь, через свою нижнюю тягу переводит эксцентрик кривошипа в верхнее или нижнее положение что и определяет дальнейшее направление движения паровоза.
Вся эта сложная система называется «кулисным механизмом». А далее колеса, соединенные с поршнями и между собой системой дышел- силовых и прицепных, чтобы все они были ведущими, начинают вращаться и двигать локомотив а с ним и поезд.
Еще ведущие колеса имеют противовесы, их хорошо видно и они играют огромную роль в поддержании правильного баланса при движении всей этой огромной и мудреной системы. Все поехали!
Вроде просто, но ух как сложно! Количество пара подаваемого в цилиндры и соответственно мощность и скорость паровоза регулируется регулятором, которым управляет машинист. От регулятора идет тяга к сухопарнику а там к особому клапану, который или увеличивает подачу пара к цилиндрам паровой машины или уменьшает ее. Под главными цилиндрами находятся выпускные клапаны, выпускающие излишний пар наружу и через них производится продувка цилиндров, во избежание гидравлического удара при движении поршней. Но повторюсь, это только в принципе, а в действительности работа паровой машины и всего кривошипно-шатунного механизма требует точнейшей синхронизации всех процессов, механизмов, иначе локомотив просто не сдвинется с места, не говоря уже о какой-то полезной работе. Все это требовало огромных расчетов, большого труда инженеров.
Механика наука очень точная, даже доли миллиметра играют в ней большую роль!
Вообщем двигаемся. Паровые машины тоже бывают разных типов, например, однократного расширения, так называемый «компаунд» — в этой системе пар выполнив свою работу в одном цилиндре быстренько попадает в другой, чтобы выполнить там такую-же работу. Такая схема применялась очень широко в раннем отечественном паровозостроении, но в дальнейшем на более мощных и скоростных моделях от нее отказались, пар поступает в оба цилиндра одновременно.
Ну а весь дым из топки уходит в трубу через дымогарные трубы и дымовую коробку. Также в устройстве котла присутствуют и жаровые трубы, они играют важную роль в процессе пароперегревания. А еще пар приводит в движение паровоздушный насос «тандем-компаунд» который качает воздух в главные резервуары а из них воздух поступает в тормозную систему, а еще используется для работы некоторых своих механизмов, сервомотор, например. Паровоздушный насос располагается на передней части рамы над паровой машиной у котла и его всегда хорошо видно, если смотреть на паровоз спереди.
Также пару требуется вращать маленькую турбинку парогенератора, который вырабатывает электричество для прожектора, буферных фонарей, освещения будки и ходовой части, радиостанции. Пар также отапливает через систему маленьких трубок, скрытых под облицовкой, будку, в которой работает локомотивная бригада. Еще паром подогревается вода, подаваемая в котел через инжекторы, так как подавать в котел холодную воду нельзя!
Наконец паром приводится в движение шнек автоматического углеподатчика «стокера», это устройство существенно облегчает труд локомотивной бригады, в частности помощника машиниста, отвечающего за отопление а отсюда и за давление пара в котле от величины давления которого и зависела вся поездная работа!
Топка паровозаСтокер размельчает и подает уголь из тендера прямо в топку через паровые форсунки, тем самым, исключая очень тяжелый ручной труд при загрузке угля в топку вручную, лопатой! Все запасы топлива /дров, угля или топочного мазута/ и воды находятся в прицепленном к паровозу сзади своебразном «хранилище» — тендере.
Он просто прицепляется к паровозу и соединяется с необходимыми трубопроводами для подачи воды в котел ну и топлива в топку соответственно. Паровым локомотивам приходилось довольно часто делать длительные остановки с отцепкой от состава для экипировки топливом, водой ну и для чистки топки от шлака.
Обслуживается паровоз локомотивной бригадой в состав которой как правило входит три человека: машинист, помощник машиниста и кочегар. Машинист, понятно, ведет поезд и руководит действиями помощника и кочегара, ну и естественно за все отвечает.
Огромная ответственность ложится на плечи помощника машиниста, на нем главное — топить машину углем и держать всегда максимальное давление пара а также смотреть за котлом, уровнем воды и так далее но и не забывать смотреть вперед, наблюдать за сигналами, путями, стрелками, все как положено. Паровоз не будет двигаться без нужного давления пара со всеми вытекающими отсюда последствиями, поэтому помощники машинистов готовились очень серьезно, они были и есть также физически сильные ребята /протопи-ка огромную топку лопатой, покидай туда вручную за всю поездку несколько тонн угля если нет стокера или он отказал/, конечно в тяжелых ситуациях вся локомотивная бригада по очереди берется за лопату и кидает уголь в топку. Вот посчитайте, для себя, в тендер в среднем входит 18 тонн угля и 28 тонн воды и это на поездку в одну сторону , где-то 150-250 километров, теперь прикиньте: в огромную топку, враструску чтобы не было прогаров и воздух через них не охлаждал топку, вручную! Очень тяжелый труд! А еще паровоз нужно постоянно осматривать, смазывать все трущиеся механизмы, снабжать водой и углем, чистить топку, локомотив должен быть чистым и вымытым, а иначе не как!
Вот так и трудились наши деды и отцы! Но все паровозники любили свою работу, были очень серьезными и ответственными людьми. Их уважали, ими гордились! А кочегар отвечает за тендер и постоянно подгребает уголь к лотку перед топкой или к лотку стокера и смотри за ходовой частью и другим оборудованием тендера. Все это так сказать должностные обязанности а бывало по-всякому. Если локомотив работает на нефтяном отоплении, то кочегар в состав локомотивной бригады, как правило, не входит. Такой паровоз сразу видно — на тендере вместо кучи угля располагается цистерна с топливом, которое под давлением поступает к форсункам и через них в распыленном состоянии в топку, тут и помощнику намного легче его топить, лопата не нужна, контролируй только.
Немножко коснемся такого понятия, как осевая формула паровоза, хотя она применяется и ко всем другим современным локомотивам. Выглядит она так: 0-5-0 или 1-5-0 или 2-4-2 и так далее. Что все это значит? Разбираемся, первая цифра показывает о наличии первой поддерживающей паровую машину оси, на которой расположены маленькие колеса, называемые «бегунками» далее тире и вторая цифра говорит нам о количестве ведущих осей на которых расположены огромные ведущие колеса, тире и третья цифра, она несет информацию о количестве поддерживающих топку осей. Вот и все. Расшифровываем: 0 – бегунковой поддерживающей оси нет -5- пять ведущих осей — о – поддерживающих топку осей нет / паровоз серии Э/. Ну еще пример, для закрепления: 2-две поддерживающих паровую машину бегунковых оси-4-четыре ведущих оси-2-две поддерживающих топку оси /паровоз П-36/. Думаю усвоили, все просто.
Ну и в качестве эпилога
Паровоз локомотив идеально подходящий и к работе в условиях войны.
Он не боится ни электромагнитного импульса ни радиации, ничего такого страшного что мгновенно выведет из строя и электровозы и тепловозы. Он практически всеяден и работает на всем что горит. Известен интересный факт когда в гражданскую войны паровоз топился сушеной воблой! Запасы воды он может пополнить хоть из лужи. Такое тоже бывало! Он терпит и множество осколочных и пулевых пробоин даже в очень важные его узлы. Фашистским летчикам сразу давали железный крест если им удавалось подбить локомотив так, чтобы он уже встал и не двигался!
Всю Великую Отечественную войну с ее вселенскими масштабами перевозок вытянули паровозы! Еще он может работать как котельная отапливая дома и целые поселки, организовать, например, банно-прачечное обслуживание и подавать горячую воду при дезактивации техники от радиации. Вот что такое ПАРОВОЗ! Выпуск паровозов прекратился в СССР в 1957 году. Но они еще очень долго, вплоть до конца 80-х годов работали на железных дорогах страны и сейчас некоторые из них водят ретро-поезда. Многие замерли навеки в памятниках.
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.
Что такое локомотивный котел? — Запчасти, работа и использование
Уголь и вода для большинства наших паровозов хранятся в тендере, который находится позади грузовика, из которого бригада приводит двигатель в движение. Здесь полно воды и угля. Например, наш флагманский локомотив «Мейфлауэр» перевозит почти 8 тонн угля и 4200 галлонов воды — это почти 20 тонн воды, перевозимых одним только заполненным тендером!
Необычный вид паровоза сверху, показывающий тендер, полный угля, и горячую топку. Вода подается в котел локомотива под высоким давлением с помощью парового устройства, называемого «инжектор». Это устройство использует пар из котла для забора воды из резервуара тендера и подачи ее в котел под еще большим давлением, чем то, при котором работает котел. Наука об этом довольно сбивает с толку и может быть опубликована в отдельной статье в блоге! Чрезвычайно важно, чтобы уровень воды в котле поддерживался на высоком уровне не только для продолжения производства пара, но и потому, что раскаленный добела огонь способен быстро расплавить медную топку, в которой он содержится. Уровень воды можно проверить по «мерному стеклу», которое показывает уровень воды в бойлере. На картинке ниже вы можете видеть их (их две, так как это жизненно важное оборудование) и они видны вверху посередине картинки с черными и белыми полосами. Вода хорошо видна там, где вода преломляет черные диагональные полосы, чтобы идти в другую сторону.
Огонь окружен «водяной рубашкой» со всех сторон и сверху для отвода тепловой энергии, если эта водяная рубашка не будет «охлаждать» топку, она быстро расплавится. По этой причине член бригады отвечает за работу котла локомотива, «кочегар», и в их обязанности входит поддержание давления в котле, уровня воды и температуры огня. Это изнурительная работа, особенно забрасывать нежную партию угля в такой жаркий огонь. По этой причине мы обычно меняем нашу команду в середине наших поездок.
Машинист отвечает за следующую часть локомотива; его цилиндры. Основным органом управления машиниста является «регулятор», который позволяет пару высокого давления выходить из котла локомотива и поступать в цилиндры. Это большие красные рычаги, показанные на картинке выше, по одному с каждой стороны двигателя. Цилиндры представляют собой большие металлические блоки на уровне платформы в передней части нашего двигателя, по одному с каждой стороны. Некоторые более мощные локомотивы имеют еще 1 или 2 цилиндра внутри двигателя в дополнение к тем, что снаружи. Цилиндры работают как автомобильный двигатель: высокое давление воздействует на поршень, создавая большие толкающие и тянущие силы на штоке поршня, которые, как видно, выходят из задней части цилиндров, которые соединяются с «ведущими колесами» двигателя. Цилиндры Mayflower большие, диаметром 20 дюймов (508 мм), и они перемещаются вперед и назад на 26 дюймов (660 мм). В отличие от автомобильного двигателя, цилиндры паровых локомотивов имеют давление, поступающее к обеим сторонам поршня, при этом пар толкает поршень в одном направлении, а затем более свежий пар поступает с другой стороны, чтобы снова оттолкнуть его. Именно эта постоянная цикличность отработанного пара, выталкиваемого из цилиндров паровозов, и дает характерный «пыхтящий» шум! Как ноги на педали велосипеда, поршень паровоза толкает кривошип на 180 градусов, вызывая вращательное движение, прежде чем возврат поршня в цилиндр «тянет» кривошип назад. За каждый полный цикл поршня большие ведущие колеса паровоза совершали один полный оборот.
Цилиндры настроены на работу в разных точках поворота колеса в противофазе, чтобы избежать «застревания» локомотива, когда кривошип находится на каждом конце; представьте себе большое ведущее колесо в виде циферблата с первым цилиндром, нажимающим на 12 часов, вторым на 3 часа, первым цилиндром, возвращающимся назад в положение 6 часов, и, наконец, вторым цилиндром, возвращающимся назад. в 9 часов, прежде чем цикл продолжится снова. Это также обеспечивает более равномерное распределение мощности при повороте колес и дает 4 «пыхтения» при каждом повороте колеса.
В отличие от автомобиля, у паровоза нет шестерен — он едет прямо на колесо. Вот почему паровозам требуется много времени, чтобы набрать скорость — представьте, что вы крутите педали велосипеда с места на высокой передаче! Это означает, что они могут хорошо подходить для быстрого бега, если у них большие колеса. Однако это не всегда полезно, так как это может привести к большому пробуксовыванию колес при попытке пустить длинный поезд — вот почему паровозы, предназначенные для грузовых перевозок, имеют много колес меньшего размера для дополнительного сцепления и запуска более тяжелых поездов. Большинство паровозов в Великобритании имеют колеса диаметром около 6 футов (1,82 м) в качестве компромисса между скоростью и тяговым усилием, ведущие колеса Mayflowers имеют диаметр 6 футов 2 дюйма (1,88 м). У быстрых экспрессов, таких как «Летучий шотландец», колеса больше — 6 футов 8 дюймов или (2,03 м).
…так работает паровая машина! 🚂
Нажмите здесь, чтобы узнать о локомотивах, которые мы используем для наших поездок по магистральным линиям Великобритании.
Нравится:
Нравится Загрузка…
Как работает паровоз
В отличие от современных машин, паровоз, который за 125 лет своего развития претерпел мало фундаментальных изменений, открыто демонстрирует многие свои части. Эта механическая честность уже давно очаровывает зрителей и побуждает к изучению, но многие до сих пор задаются вопросом, как все это работает. На самом деле, этой теме посвящены целые книги.
В паровозе есть две основные области деятельности: котел, где производится пар, и двигатель (цилиндры, шатуны и ведущие колеса), где используется пар.
Основное действие любого парового двигателя, стационарного или мобильного, заключается в том, что пар под давлением (200–300 фунтов на квадратный дюйм для большинства локомотивов) входит в узел цилиндр-поршень и давит на поршень, когда он расширяется, стремясь достичь нормального атмосферного давления. давление.
Производство пара
Производство пара начинается с огня, который опирается на решетки в нижней части топки. Горячие газы поднимаются из топки в верхнюю часть топки или камеру сгорания. На угольном локомотиве накопление золы контролируется встряхиванием решеток, чтобы зола падала в зольник внизу. По окончании пробега зола выбрасывается из бункера зольника.
Газы перемещаются из топки вперед через ряд труб, называемых дымоходами или трубами, в основной части котла, которая заполнена водой. Лучший способ представить себе, как выглядит цилиндрический котел внутри, — это представить себе связку соломинок для питья в стакане (только стакан будет лежать на боку, а не вертикально).
Тепло от газов в дымоходах доводит воду до кипения, образуя пар. Пар поднимается в верхнюю часть котла и собирается в куполе, где обычно находится дроссель, регулирующий подачу пара в цилиндры. (У более современных локомотивов дроссельные заслонки располагались в дымовой камере. )
Сухая труба подает пар из купола вперед к пароперегревателю, усовершенствование, которое стало широко использоваться примерно в 1910 году. пар возвращается через очень большие дымоходы, где он нагревается до более высокой температуры, прежде чем возвращаться в пароподводящие трубы, ведущие к цилиндрам. Использование перегретого, а не насыщенного пара позволило повысить КПД паровоза на 25-30 процентов.
Котел, работающий под давлением, требует осторожного обращения, чтобы он не взорвался. Предохранительные клапаны предназначены для автоматического выпуска пара, если давление в котле становится слишком высоким. Верхняя часть топки, называемая верхним листом, должна быть все время покрыта водой. Если уровень воды упадет ниже кровельного листа, жар огня может ослабить его, что приведет к взрыву котла под давлением. В кабине предусмотрены такие устройства, как водомер или стекло, чтобы экипаж мог контролировать уровень воды. Сигнализация низкого уровня воды встречается на новых локомотивах.
С использованием пара
Из паровых трубок пар поступает в клапанные коробки (по одной с каждой стороны). Клапаны, двигаясь вперед и назад, позволяют пару поступать в цилиндры в то время, когда он может с пользой толкать поршни. Когда пар сделал свою работу, клапан сдвинулся, чтобы позволить ему выйти при значительном уменьшении давления в дутьевую трубу в дымовой камере.
Движение клапанов происходит от крейцкопфа, который движется в соответствии с вращением ведущих колес и также связан с клапанным механизмом. Инженер управляет клапанным механизмом с помощью рычага реверса, названного так потому, что он используется для управления направлением движения локомотива, а также синхронизацией событий клапана.
После того, как пар толкнул поршень, ряд соединений – шток поршня к основному штоку, основной шток к боковому штоку, боковой шток к ведущим колесам – преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение колес. Противовесы, расположенные напротив точки крепления тяг, удерживают ведущие колеса в равновесии.
Первые локомотивы имели одну пару машинистов, а наибольшее количество колес, приводимых в движение одним набором цилиндров, составляло шесть пар. Из-за их большого размера или потребности в гибкости многие локомотивы имели два двигателя — два набора ведущих колес, каждый из которых приводился в движение набором цилиндров.
Чтобы направлять его в повороты, многие локомотивы также имели небольшую пару колес (одну или две) впереди под дымовой коробкой, называемую ведущей или пони-тележкой. Точно так же в задней части локомотива размещалась двух- или четырехколесная прицепная тележка для поддержки топки.
Существовало множество вариантов колесных пар в зависимости от предназначения локомотива и эпохи его постройки.
Вытяжной дым и пар
После использования пара в цилиндрах он поступает в дымовую камеру через дутьевую трубу. Когда выхлопной пар устремляется вверх к дымовой трубе, он обеспечивает тягу для огня, втягивая газы через дымоходы в дымовую камеру. (Свежий воздух поступает в локомотив через открытые пространства в основании топки.) Смешанные отработавшие пар и газы затем покидают локомотив через дымовую трубу. Относительно сильный выброс пара из цилиндров производит знакомый звук пыхтения.
Поскольку выхлоп зависит от отработанного пара, выходящего из цилиндров, необходимо предусмотреть выпуск горячих газов или дыма, когда механик закрыл дроссельную заслонку. Для этого в дымовой камере размещается группа небольших паровых струй, называемых нагнетателями.
Дымовая камера также служит для сбора частично сгоревших частиц угля от огня, прошедших через дымоходы. Когда они накапливаются на глубине, достаточной для того, чтобы препятствовать потоку газов, некоторые из них подхватываются завихряющимися выхлопными газами и выбрасываются в виде золы.
Топливо, вода, непредвиденные расходы
Топливо (уголь для большинства паровозов, масло для некоторых, дерево в первые дни) и вода доставляются в тендере, отдельном вагоне, полупостоянно сцепленном с локомотивом.
Уголь изначально подавался в топку кочегаром с лопатой, но локомотивы любого размера и современности оснащены механическими кочегарами. Некоторые локомотивы, предназначенные для ближних перевозок, были построены без проведения тендеров; они несут ограниченное количество собственных припасов и известны как танковые двигатели.
Вода подается в котел двумя форсунками (одна для инженера, одна для кочегара) или форсункой и подогревателем питательной воды. Инжектор использует пар, чтобы нагнетать воду в котел, нагревая воду при этом. Вода из инжектора еще холодная по сравнению с той, что в котле, поэтому обратный клапан на входе в котел вынесен вперед, чтобы не охлаждать воду возле топки. Более эффективные нагреватели питательной воды, установленные на большинстве больших пароходов после середины 1930-х годов, используют отработанный пар для предварительного нагрева воды.
Другие аксессуары, встречающиеся на паровозах, представляют собой функции безопасности, которые были перенесены, хотя и в измененной форме, в качестве стандартного оборудования на современные дизели.
Фара и другие электроприборы, такие как габаритные огни и фонари кабины, питаются от небольшого турбогенератора с паровым приводом. Раньше фары работали на масле.
Пилот, который постепенно уменьшался в размерах от «короволовов» середины 19 века, расталкивает препятствия. Для размещения тормозников локомотивы, выполняющие множество переключений, часто имели подножки вместо пилотов, но они были запрещены для дизелей из соображений безопасности.
Песок для тяги хранится в одном или нескольких песчаных куполах или ящиках с песком, как их иногда называют.
Свисток, установленный на куполе многих локомотивов, можно было разместить в нескольких разных местах. Механические звонари заменили простое действие члена экипажа, тянущего за шнур, прикрепленный к звонку.
Историческое общество железной дороги Сан-Бернардино
Модель 3751 была первым локомотивом 4-8-4 как для железной дороги Санта-Фе, так и для Baldwin Locomotive Works. Таким образом, в первые годы эксплуатации локомотива на железной дороге проводились обширные испытания. Первый набор механических статей, представленный ниже, был взят от 2 июня 19 г.28 выпуск «Железнодорожный век» и написано о прототипе локомотива класса 3751 (№ 3751) после первого года его активной эксплуатации на железной дороге Санта-Фе. Второй блок статей взят из сентябрьского выпуска «Инженер-механик железнодорожного транспорта» за 1939 г. и посвящен капитальному ремонту, выполненному на локомотивах класса 3751.
Артикул «Века железных дорог»
Santa Fe 4-8-4 Type Meet Expectations
Топика Atchison нацелена на более быстрое обслуживание более тяжелых пассажирских поездов с меньшим удельным расходом топлива. & Santa Fe спроектировала и ввела в эксплуатацию в течение прошлого года 10 модифицированных угольных локомотивов горного типа с колесной формулой 4-8-4, известных на Santa Fe как класс 3751 и пронумерованных с 3751 по 3760 включительно. Эти локомотивы, построенные Baldwin Locomotive Works, представляют собой двухцилиндровые локомотивы одинарного расширения, оснащены цилиндрами 30 на 30 дюймов и ведущими колесами 73 дюйма и развивают тяговое усилие 66 000 фунтов при давлении в котле 210. фунтов без помощи бустера.
Новый локомотив отличается высокой мощностью котла, испаряя за одно испытание в среднем 6,74 фунта воды на фунт угля при сжигании низкосортной шахты Колорадо с расходом 4125 фунтов угля в час. Топка камеры сгорания с общей площадью колосниковой решетки 108 кв. футов и колосниковой решеткой с круглыми отверстиями спроектирована таким образом, чтобы обеспечить низкую скорость горения на кв. пройти в дымоходы. Чтобы вместить эту большую топку, несочлененный четырехколесный прицеп, который находился в процессе разработки на Санта-Фе с 1919, применяется. Нагрузка на ведущую ось до 70 600 фунтов используется на некоторых парах колес, но без чрезмерной нагрузки на рельсы как на касательном пути, так и на кривых, благодаря тщательному выравниванию пружин, надлежащему уравновешиванию возвратно-поступательных и вращающихся грузов и перекрестному уравновешиванию вращающихся грузов на основные колеса, чтобы компенсировать влияние этих грузов, движущихся в разных плоскостях.
Обеспечены благоприятные результаты эксплуатации
Результаты эксплуатации локомотива класса 3751 в реальных условиях эксплуатации превзошли ожидания. Этот локомотив продемонстрировал способность запускать 26 вагонов тяжелой современной техники на ровном пути или 15 вагонов на 1,13-процентном уклоне, в последнем случае разгоняясь до скорости от 20 до 25 миль в час на расстоянии 15 вагонов. длины. В горной стране Колорадо, Нью-Мексико и Аризона локомотив обслуживает 15 вагонов с уклоном до двух процентов и 9автомобили на 3 1/2 процента уровня гор Ратон, без помощника. Кривые шестнадцати градусов могут быть согласованы. Говорят, что локомотив легко управляется, быстро разгоняется и легко едет, особенно на поворотах, которые локомотив предназначен для прохождения с минимальными нагрузками на гребень и рельсы и на нос.
В целом, из-за вялости, новые локомотивы не работали на полную мощность с момента ввода в эксплуатацию и, следовательно, нельзя было ожидать максимальных результатов в отношении экономии топлива. Однако хорошее представление об их работе дают результаты сравнительных испытаний локомотива № 3751 и локомотива № 3714, предыдущего локомотива горного типа Санта-Фе, на 347,5-мильном пробеге между Ла-Хунтой, штат Колорадо, и Альбукерке. , Нью-Мексико. Эти испытания проводились во второй половине 1927, работающий в обоих направлениях между двумя упомянутыми точками.
Следует отметить, что локомотив № 3751 обрабатывал на четыре вагона больше при несколько большей средней скорости, чем № 3714. Он перевозил в среднем на 33% больше тонн на поезд и развивал пропорционально большее количество тонно-миль. При сравнении расхода топлива необходимо учитывать, что локомотив № 3714 не оборудован подогревателем питательной воды и, соответственно, его производительность примерно на 10 % выше. Баланс улучшения, показанного локомотивом № 3751, однако, обусловлен улучшениями конструкции и составляет экономию примерно одной трети топлива на единицу работы, которую потребляет локомотив № 3714 при наиболее благоприятных условиях. Отметим, что тепловоз № 3751 испарял в среднем 930 фунтов воды и сожгли 138,6 фунтов угля на 1000 тонно-миль, или из расчета 6,74 фунтов воды на фунт угля во время этих испытаний. Все испытания были проведены при сжигании шахтного угля Колорадо и Нью-Мексико на решетчатых решетках с круглыми отверстиями и 16-процентными отверстиями для воздуха.
Track Stress Limited
В результате исследований, проведенных на Santa Fe в течение последних нескольких лет с целью определения нагрузки на колеса, распределения веса и метода уравновешивания, которые будут удерживать нагрузку на гусеницу в безопасных пределах. , принята загрузка тележек и ведущих осей тепловоза № 3751. В целях сравнения также сравниваются нагрузки на колеса локомотива № 3710, предыдущего локомотива типа Santa Fe Mountain.
На локомотиве № 3751 все ведущие колеса имеют ребордные бандажи, устройство бокового перемещения ведущей коробки не предусмотрено. Шины на колесах №1 и №4 установлены на 1/8 дюйма ближе друг к другу, чем на основных колесах и колесах №3. Поперечное смещение в три восьмых дюйма обеспечивается на передних колесах грузовика, на 3/16 дюйма на всех водителях и на передних колесах грузовика с прицепом и на 3/8 дюйма на задних колесах грузовика с прицепом. В целом максимальные статические нагрузки сохранялись на уровне 70 000 фунтов на ось, а комбинированные статические и динамические нагрузки — на уровне 76 000 фунтов на ось. Эффективность этой конструкции, вместе с точной поперечной уравновешиванием и распределением нагрузки прицепа между двумя осями, позволила увеличить нагрузку на ведущую ось почти на 10 000 фунтов в локомотиве № 3751 по сравнению с локомотивом № 3751. 3710 и в то же время снизить пиковые напряжения на пути.
Сравнительное воздействие этих двух локомотивов на прямой путь со скоростью 60 миль в час ясно показано на Диаграмме I, которая дает эквивалентную статическую нагрузку на каждую пару машинистов за полный оборот. Взгляд на диаграмму показывает, что в локомотиве № 3751 ведущие колеса № 1 были сделаны так, чтобы воспринимать более справедливую долю эквивалентной статической нагрузки, чем в случае локомотива № 3710, и в результате основные и особенно колеса № 3 были освобождены от чрезмерной нагрузки. Из графика видно, что локомотив № 3751 при скорости 60 миль в час на прямом пути обеспечивает примерно на 3000 фунтов меньшую максимальную эквивалентную статическую нагрузку на рельсы, чем локомотив 3710, несмотря на то, что имеет от 9на 15 % больше нагрузки на отдельные ведущие оси.
Напряжения в обоих рельсах, вызванные прохождением локомотивом 3751 10-град. проверяются кривые на трех разных скоростях. В целом сравнение показывает, что нагрузки довольно хорошо распределяются между ведущими колесами и тележками при любых кривых и скоростях; по крайней мере, исключаются чрезмерные пиковые нагрузки от какой-либо одной пары колес. Сравнения, аналогичные приведенным здесь для локомотива № 3751, были разработаны для локомотива № 3710 и опубликованы в 1926 протоколов Американской железнодорожной ассоциации, Механический отдел. Фактически результаты проведенных тогда испытаний послужили основой для распределения нагрузок на колеса в нынешнем локомотиве.
Чтобы проиллюстрировать, как благодаря конструкции локомотива № 3751 удалось избежать пиковых нагрузок на рельсы, ссылка на диаграмму локомотива № 3710, опубликованную в 1926 г. , показывает, что при скорости 5 миль в час ведущие колеса № 3 вызывают напряжение около 46 000 фунтов на квадратный дюйм на внешнем крае основания внутреннего рельса на 10-градусной кривой. У локомотива № 3751 это напряжение при несколько большей скорости 10 миль в час было снижено до 32 000 фунтов на кв. дюйм, как показано на диаграмме II. На скорости 25 миль в час на той же кривой колеса № 3 локомотива № 3710 вызывают максимальное напряжение рельса около 35 000 фунтов на кв. Дюйм, тогда как колеса № 3 локомотива № 3751 вызывают напряжение всего 32 000 фунтов на кв. Дюйм. Записи показывают, что колеса прицепа локомотива № 3710 при прохождении 10-град. кривой со скоростью 25 или более миль в час, создайте напряжение, превышающее 40 000 фунтов на квадратный дюйм, на внешнем крае основания внешнего рельса. Конструкция прицепной тележки на тепловозе № 3751 с разделением нагрузки между двумя осями и существенно меньшим расстоянием между ведущим № 4 и прицепным колесом № 1 преодолевает эту трудность.
Общее описание
В связи со стремлением к высокой грузоподъемности, экономии топлива и снижению нагрузки на рельсы, при разработке локомотивов класса Santa Fe 3751 были предприняты усилия, чтобы создать тип, который требует меньше затрат на техническое обслуживание, чем у некоторых из его предшественников. Хотя точных цифр нет, это, несомненно, в значительной степени было достигнуто, поскольку конструкция локомотива, снижающая разрушающее воздействие на путь и проезжую часть, обязательно должна предусматривать выравнивание неуравновешенных сил в самой конструкции локомотива и, следовательно, снижение износа и результирующих техническое обслуживание.
Локомотив класса 3751 оснащен цельнолитыми стальными цилиндрами и отдельно отлитой станиной рамы Commonwealth. Установлен пароперегреватель типа Е с американским многодроссельным дросселем, а также термосифоны Николсона как в топке, так и в камере сгорания. Установка нагревателя питательной воды Elesco включает центробежный насос, предназначенный для предотвращения пульсаций, которые при определенных условиях усиливают трудности с пенообразованием. Другое оборудование на этом локомотиве включает силовую заднюю передачу Ragonnet, клапанный механизм Walschaert с умножающим рычагом, обеспечивающим максимальный ход клапана в девять дюймов, четырехканальное выхлопное сопло Layden, дымовую трубу диаметром 25 1/2 дюйма и изолированную дымовую коробку.
Вспомогательный купол, расположенный прямо перед основным паровым куполом и немного левее осевой линии котла, несет предохранительные клапаны и обеспечивает вход в котел без демонтажа сухой трубы. Двойные ящики для песка и оборудование, включая шлифовальные машины Graham-White, обеспечивают достаточную вместимость и надежность для длинных горных забегов. Локомотивы №№ 3752–3756 включительно имеют кочегарки Dupont и противопожарные двери типа «бабочка» Franklin. Локомотив № 3751 и с 3757 по 3760 включительно имеют кочегарки Duplex и противопожарные двери с вертикальным подъемом Franklin.
Легированные стали в ограниченном количестве используются в конструкции этих локомотивов. Центры основных ведущих колес изготовлены из высокопрочной стали. Полые коренные шатунные шейки, а также поршневые штоки изготовлены из закаленной в масле и отпущенной хромоникелевой стали. Коренные и боковые шатуны и шатунные шейки, кроме коренных, из углеродистой стали, нормализованы. Болты паропровода и пароперегревателя в коптильной камере выполнены из хромоникелевой стали, термообработаны. Используются латуни приводной коробки из фосфористой бронзы и втулки плавающего штока из никелевой бронзы.
Локомотив-тендер сконструирован с цельной литой стальной нижней рамой Commonwealth с литыми концевыми балками и предназначен для размещения дышла узла Франклина. Применяются шестиколесные тележки с литыми стальными боковыми рамами, имеющими приклепанные вкладыши на опорных поверхностях износа. Используются журнальные ящики типа Tatum-Zell. Тендер рассчитан на 15 000 галлонов. воды и 20 тонн угля. Габаритные размеры нового тепловоза по сравнению с предыдущим тепловозом горного типа.
Цилиндры и ходовая часть
Цилиндры локомотива класса 3751 объединены в цельную стальную отливку, что дает экономию веса примерно на 25 процентов по сравнению с цилиндрами из чугуна. Эта отливка стального цилиндра крепится болтами и шпонками к станине локомотива и раме люльки, отлитой из стали как единое целое, с отдельной стальной отливкой передней части настила, чтобы облегчить ремонт в случае случайного столкновения. Паровые и выпускные каналы цилиндров спроектированы свободными от ограничений и препятствий для потока пара. Площадь выхлопных каналов постепенно уменьшается от втулок клапанов до основания выхлопной трубы таким образом, чтобы поперечное сечение ни в одной точке не превышало предыдущего сечения. Все скругления имеют радиус не менее � дюйма.
Грузовик с передним расположением двигателя постоянного сопротивления с рамой из литой стали Commonwealth, 33 дюйма. цельнокатаные стальные колеса и 6-дюймовые. на 11 дюймов. журналы. Тележка-прицеп четырехколесная типа «Дельта» с балансирами постоянного сопротивления и имеет цельнолитую стальную раму. Обе пары колес прицепа имеют диаметр 40 дюймов, цапфы — 9 дюймов на 14 дюймов. Латунные износостойкие вкладыши опоры приклепаны к раме грузовика.
Ведущие колеса имеют диаметр 73 дюйма, и для того, чтобы применить котел нужного диаметра и мощности, было сочтено необходимым использовать ведущие пружины с обратным развалом. Центры ведущих колес имеют диаметр 66 дюймов и установлены на оси с полыми отверстиями, основная ось имеет диаметр 13 дюймов, а остальные 12 дюймов. Основная шатунная шейка также полая с четырехдюймовым отверстием для уменьшения веса. и обеспечить подачу смазки под давлением к центру плавающих втулок основного и бокового штоков. На всех ведущих колесах установлены шины с фланцем, расположенные следующим образом: передние колеса — 53 1/8 дюйма; основные колеса, 53 дюйма; Колеса № 3, 53 дюйма; Колеса № 4, 53 1/8 дюйма. Вращающиеся грузы и 50 процентов возвратно-поступательных грузов уравновешены, вращающиеся грузы в основных колесах уравновешены перекрестно.
Статическая и динамическая нагрузка на эти колеса не превышает 76 000 фунтов на пару колес. Приводные коробки имеют подшипник длиной 13 дюймов на шейках и оснащены латунью из фосфористой бронзы с баббитовыми вставками и погребами для смазки Elvin. Ботинки и танкетки также изготовлены из фосфористой бронзы. Основные тяги из нормализованной углеродистой стали имеют плавающие втулки на задних концах и конические передние концы для предотвращения заедания в усиленных крейцкопфах типа Laird. Масленки выкованы со штоком и смещены от центра, чтобы сделать конструкцию более прочной. Поршни — универсального типа с тремя центробежными кольцами. Клапанные механизмы Walschaert снабжены дополнительным рычагом, расположенным между радиусным штоком и комбинированным рычагом и шарнирно закрепленным на заднем конце головки блока цилиндров обратного клапана. Эта конструкция, на которую распространяется патентная заявка, увеличивает движение, производимое звеном, но не влияет на движение, производимое комбинированным рычагом, и обеспечивает более длинный ход клапана, чем обычно с редуктором Вальшарта, без превышения обычных пределов угловатости. Максимальный полученный ход составляет девять дюймов, и для того, чтобы в полной мере использовать этот ход и обеспечить более точную регулировку отсечки, силовая передача заднего хода Ragonnet управляется из кабины с помощью рычага реверса и квадрантного разреза с большим, чем обычно, числом зубьев. .
Котел нового локомотива рассчитан на коэффициент запаса не менее четырех при давлении в котле 225 фунтов. Он вагонного типа, с коническим стволом, задний ход которого составляет 99-15/16 дюйма. ., и первый ряд 88 дюймов в наружном диаметре. Топка имеет колосниковую решетку площадью 108 кв. футов и оборудована двумя 3-дюймовыми. арочные трубы и два термосифона Николсона. Камера сгорания оборудована одним термосифоном. Имеется 221 газоход пароперегревателя, 3 дюйма. в диаметре на 21 фут в длину; и 59трубы, 2-дюйм. в диаметре и такой же длины. Все дымоходы пароперегревателя электрически приварены к заднему листу дымохода и сварены спереди.
Оболочка этого котла состоит из трех частей. Борта топки и камеры сгорания, а также лист венца также выполнены цельными и сварными. Литое стальное грязезащитное кольцо с двойными заклепками на всем протяжении снабжено прокладками толщиной 1 дюйм с нижней стороны каждого угла и приварено внутри и снаружи на расстоянии 12 дюймов в каждую сторону от угла. Все швы топки также проварены на расстоянии 50 дюймов от низа листов. В зонах разрыва и по всему периметру камеры сгорания используются гибкие распорки Фланнери с универсальными втулками, причем эти болты полые и приспособлены для электрических испытаний.
В дополнение к основному паровому куполу, спрессованному из цельного куска мартеновской стали, вспомогательный купол расположен впереди основного купола и достаточно левее осевой линии котла, так что 9-дюймовый внутренняя сухая труба не будет препятствовать проникновению в котел для осмотра или других целей. Дымовая камера удлиненного типа, 89 дюймов. по внешнему диаметру, с передней дверцей из штампованной стали и дверным кольцом, прикрепленным к дымовой камере передней петлей Okadee.
Статья «Железнодорожный инженер-механик»: В мастерской и машинном отделении
Санта-Фе восстанавливает десять локомотивов
Компания Atchison, Topeka & Santa Fe переоборудовала десять тяжелых паровозов типа 4-8-4, известных как Класс 3751, в его локомотивных мастерских в Альбукерке, штат Нью-Мексико. Эти локомотивы были куплены у Болдуина в 1928 году. Первоначально они работали на кочегарке, но несколько лет назад были заменены на масло, и это топливо продолжает использоваться. Они будут проходить между Ла-Хунтой, штат Колорадо, и Лос-Анджелесом, штат Калифорния, протяженностью 1235 миль. Преобразование было завершено в июле.
Работы по переоборудованию включают следующее: установка роликоподшипников Timken на все колеса; применена новая и более длинная дымовая камера; купол закрыт внутренней крышкой, заклепкой; подогреватель питательной воды поднят на место дымосборника; поршневой насос питательной воды, расположенный под левой стороной кабины; давление подняли с 220 до 230 фунтов; применены два дополнительных раскоса изголовья и два дополнительных раскоса дымохода; увеличены размеры радиальных распорок вокруг сифонов; усиливающие накладки, приклепанные к стволу и дымовой камере; все штоки новые, включая тандемные основные штоки, и новое движение клапана.
Котел и рамы
Рамы локомотивного типа. Губки опоры прямые для размещения корпусов подшипников Timken, которые не требуют клина, но используют башмаки с бронзовым покрытием между рамой и корпусом. В соответствии с современной практикой силовая передача заднего хода и воздушные резервуары вынесены из рамы. Кронштейны последнего крепятся болтами к раме, а кронштейн силового реверса входит в литье несущей тяги. Две подпорки плавающего типа, а Т-образные скобы упираются в тяжелые усиливающие прокладки, приклепанные к корпусу. Вертикальные листы этих раскосов приклепываются к тройникам и болтами к неотъемлемым поперечинам станины рамы. Котел и рама с каждой стороны соединяются тремя раскосами. Две из них находятся на дымовой коробке, а другая на корпусе.
При разборке котел отделяется от седла цилиндра путем выжигания головок болтов в дымовой камере и выжигания той части этих седловых болтов, которая проходит через дымовую коробку. Тяжелые котельные работы выполняются в котельном цехе. Оригинальные цилиндры из литой стали сохранены в новой конструкции. Увеличение давления с 220 до 230 фунтов требует двух дополнительных распорок задней части и двух дополнительных распорок заднего дымохода, и в это время размер радиальных распорок вокруг сифонов был увеличен до размера корпуса 1 3/16 дюйма. Исходное расположение переднего дросселя не изменилось, и после того, как купол постоянно закрыт, вход в котел осуществляется через вспомогательный купол. Первоначальная крышка купола была немного изменена по форме (для просвета) и помещена внутрь купола. Старые отверстия под шпильки в куполе рассверливаются, крышка заклепывается и зачеканивается без использования прокладки. Эта работа была проделана, когда дымоход был снят.
Увеличение длины базы ведущего колеса для размещения 80-дюймового колеса. водителей делает необходимым более длинный котел, и в местном магазине была свернута и установлена новая дымовая камера длиной 11 футов. Новые основные паровые трубы, необходимые между коллектором пароперегревателя и цилиндрами, на несколько футов опережают их прежнее положение по отношению к переднему листу дымохода. Мало что изменилось в тягодутьевых приборах. Искрогаситель открытого типа, первоначально разработанный испытательным отделом Санта-Фе для угольных горелок, используется с небольшими изменениями на мазутных горелках, в том числе на локомотивах класса 3751.
Привод и ходовая часть
Два выдающихся дополнения в этой связи: переход на тандемные главные тяги и использование запатентованного устройства поперечного перемещения Франклинской железнодорожной компании снабжения на передних приводах, что стало необходимым из-за длинная база ведущего колеса. Передние водители имеют 3/8 дюйма общего свободного поперечного сечения, и устройство обеспечивает дополнительное перемещение на 11/16 дюйма в любом направлении против действия пружины. Необходимый для этого зазор обеспечивается между корпусом роликоподшипника (коробками) и башмаками. Боковое устройство центрирует колеса двумя роликами, проходящими через прорези в соответствующих седлах рессор. Каждый ролик установлен в блоке, который образует внутреннее седло, а ролик упирается в часть рамы. Тяга колес при повороте передается на один из этих роликов, который слегка наклоняет седло пружины, несмотря на сопротивление приводной пружины. Втулки переднего конца имеют сферический подшипник в стержне для обеспечения выравнивания. Это устройство также используется на передних приводах локомотива 5000, и многие особенности конструкции Санта-Фе, которые оказались настолько успешными на этом локомотиве, включены в новую конструкцию для настоящего преобразования.
Интересно отметить, что был разработан новый метод раскладки обуви, который отличается от обычной процедуры в отношении обуви и танкеток. Это состоит в том, чтобы выровнять раму обычным способом и разместить точно обработанные стержни поперек отверстий пьедестала в положениях, которые будут занимать оси. Эти стержни крепятся маленькими болтами к распоркам, перекрывающим отверстия рамы и челюстей. Стержни регулируются под прямым углом и по траектории, а толщина башмака определяется путем измерения микрометрами расстояния от стержней до поверхностей опоры. На башмаках не делаются проколы (которых нет на месте), но фрезеровщику даются размеры в тысячных для каждого торца каждого башмака. Станины локомотива тщательно обрабатываются производителем, и перед началом операции раскладки расстояние между челюстями проверяется с помощью смещенных измерительных стержней. Небольшие неровности исправляются опиловкой и шлифовкой, а кулачки точечно обтачиваются. Обувь показывает небольшую разницу в размере, когда она готова.
Подшипники качения
Применение подшипников качения в цеху является новым для Santa Fe и является важным дополнением и улучшением. Новые тендеры были применены к локомотивам 3751 во время перехода на масло, и они имели роликовые подшипники, поставленные строителями. Настоящая конструкция включает подшипники качения для двигателей грузовых автомобилей, прицепов и водителей. Выполнение этой работы в железнодорожном цеху требует введения новых норм точности. Плюс-минус 0,0015 дюйма — это обычное обозначение на чертежах осей, и такие жесткие допуски на размеры конусообразных заплечиков на осях требуют использования специальных калибров. Это тип шаблона, сделанный Брауном и Шарпом. На одном из этих калибров указана длина 37,9.53125 дюймов. На токарно-осевом станке используется полный комплект внутренних и наружных микрометров до 14 дюймов. Оси изготовлены по технологии Timken с галтелями произвольного радиуса, а посадка колеса гладко выточена и отполирована на дюйм или более внутри ступицы, где опыт и испытания Timken показывают, что появляются усталостные трещины. Посадочные места для конусов подшипников на цапфе оси отшлифованы на шлифовальном станке Landis.
Для установки этих подшипников необходимо несколько новых стрел и приспособлений для колесных прессов. Для монтажа наружных опорных подшипников тележки предусмотрена направляющая втулка, которая надевается на цапфу оси. (Примерно 1 дюйм на конце оси уменьшается в диаметре и принимает запрессовку). Этот пилот удерживает конус прямоугольным при входе в посадку. Тяжелые прессовые посадки на деталях роликовых подшипников не нужны и не желательны. Тяга, развиваемая на закруглениях, передается на плечо на оси, и, в отличие от колеса, опорные части не зависят только от посадки, чтобы удерживать их на месте. При монтаже этих деталей мало внимания уделяется тоннажу, за исключением того, что упоминается максимум 25 тонн. Припуск на посадку тщательно проверяется с помощью микрометров, и поддерживается надлежащее количество натяга с точностью 0,001 дюйма плюс или минус. Касторовое масло и свинцовые белила используются в качестве смазки для подшипников качения.
Точная процедура установки подшипника прицепа Timken на внешние подшипники выглядит следующим образом: При транспортировке детали покрываются тонким слоем масла. Перед монтажом это защитное покрытие удаляют промывкой деталей в дистилляте. Смонтированные колеса помещаются в колесный пресс так, как если бы ось должна была выпрессовываться. Кожух (внутренняя часть корпуса) размещается над осью напротив ступицы с установленными болтами. Этот корпус имеет четыре канавки внутри, которые действуют как сальник, и они заполнены маслом для клапанов, чтобы обеспечить начальную смазку перед установкой корпуса. Маслоотражательное кольцо, дополняющее уплотнение, запрессовывается на место. Для напрессовки на эти детали подшипника используется свободно устанавливаемая втулка. Эта втулка имеет сферический колпачок на конце, обращенном к плунжеру пресса, для выравнивания давления и предотвращения взвода подогнанных частей. Затем первый роликовый подшипник в сборе, включающий конус, ролики и маслобойное кольцо, запрессовывается с помощью вспомогательного приспособления, упомянутого в предыдущем абзаце, для его прямолинейного запуска. Далее устанавливается конусное распорное кольцо, а затем второй роликовый подшипник после того, как чашки установлены на место. Затем на конец оси напрессовывается манжета. Распорное кольцо состоит из половинок, которые можно скрепить проволокой до тех пор, пока корпус не встанет на место.
Интересно отметить, что ролики имеют одинаковый размер в пределах 0,0001 дюйма, и этот размер выгравирован на большом конце каждого ролика. Для проверки поперечной устойчивости роликового подшипника используется циферблатный индикатор. Ось (внутри цапф) поворачивается на конце предпочтительно до того, как колеса будут установлены, а корпус подшипника поднят до предела его свободного хода. Груз сбрасывается, и корпус вздрагивает мягкими салазками. Стрелочный индикатор зажимается рукой вокруг оси и показывает поперечное перемещение корпуса в тысячных долях.
Колесная мастерская Практика
Прессовые посадки на Santa Fe смазываются минеральной краской (красный товарный вагон), смешанной с кипяченым льняным маслом. Галлон масла используется для разбавления 18 фунтов коричневой полупасты, что делает ее примерно такой же густой, как грунтовочный слой краски. Каждую неделю его готовят свежим и наносят непосредственно перед сжатием деталей.
Уравновешивание
Метод уравновешивания в Альбукерке практически такой же, как и в других крупных мастерских и локомотивных заводах. Основные колеса Boxpok имеют клепаные пластины, закрывающие пространство противовеса снаружи. Эти колеса наполняют свинцом перед установкой, пока они лежат на полу, и свинец забивается клепальным молотком с длинным ходом, чтобы затянуть его после того, как он остынет. Все колеса, кроме основных, имеют прочные стальные противовесы, а в их задней части просверлены три 3-дюймовых отверстия для небольшой регулировки баланса. Для той же цели основные колеса имеют отверстия в задней части балансира.
Основные колеса и промежуточные колеса поперечно сбалансированы, 8 град. и 59 мин. на основной и 5 град. и 59 мин. на цифре три. Противовесы смещены от центра на эту величину в сторону противоположного штифта. На балансировочных планках, с идеально отрегулированными противовесами и правильным грузом, подвешенным на противоположном штифте, основной штифт будет отклоняться от отвеса на 27/16 дюйма, а штифт номер три будет отклоняться от отвеса на 1 11/16 дюйма. Через некоторое время с помощью нескольких испытаний стало возможным обрабатывать колеса настолько точно, что изменения менее чем на 50 фунтов. (на радиусе штифта).
Запчасти, Работа, Преимущества, недостатки, Применение
Сегодня я собираюсь обсудить паровозный котел .
Если вы здесь, чтобы получить подробную информацию об этом котле, то вы попали в нужное место.
Итак, займите свое место и чувствуйте себя комфортно, пока я запускаю двигатель этого увлекательного путешествия с Engineers Rail.
Подождите.. Было бы неплохо иметь всю эту статью как паровозный котел pdf , тогда вам было бы легко найти офлайн, когда вам нужно. Не стесняйтесь загружать всю эту статью в формате pdf в конце статьи.
Итак, приступим…
Котел локомотива-
Котел локомотива представляет собой жаротрубный, горизонтальный, многотрубный котел с внутренним нагревом.
В основном используется в двигателях железнодорожных локомотивов и морских судах.
Детали котла локомотива —
Вот некоторые принадлежности котла и их работа —
- Котел котла
- Решетка
- Зольник
- Уровень воды
- Дефлектор0034
- Датчик давления
- Безопасный клапан
- Manhole
- Superheater
- Shomkbox
- Паровой купол
1. Увощи для котла-
. окружен водой.
2. Решетка-
Решетка в основном состоит из стержней из дорогого железа, расположенных на расстоянии друг от друга для размещения твердого топлива и сжигания.
3. Зольник-
Зольник предназначен для сбора золы, поступающей из колосника при сжигании твердого топлива.
4. Дефлектор-
Это устройство используется для отклонения внутрь горячих газов, образующихся при сгорании топлива.
5. Индикатор уровня воды-
Индикатор уровня воды используется для проверки уровня воды в котле, где одна жила индикатора подключена к паровому куполу, а другая — к водяному насосу.
6. Манометр-
Это устройство используется для измерения давления пара.
7. Предохранительный клапан-
Предохранительный клапан используется для поддержания необходимого давления котла. скороварка.
8. Люк-
Этот люк используется для очистки котла изнутри.
09. Пароперегреватель-
Как известно, пароперегреватель используется для преобразования насыщенного пара в перегретый пар.
10. Дымовая камера-
Дымовая камера предназначена для сбора дыма, выходящего из жаровых труб путем сжигания топлива, выбрасываемого в окружающую среду с помощью нагнетателя через дымоход.
11. Паровой купол-
Паровой купол используется для регулирования пара, образующегося в результате теплообмена между горячим газом и водой внутри корпуса котла.
Схема тепловозного котла-
Работа локомотивного котла-
Когда мы сжигаем твердое топливо, такое как уголь, это приводит к образованию горячих газов из-за выработки тепла.
Теперь эти горячие газы перемещаются внутри дымовых труб с помощью дефлектора, который отклоняет горячие газы внутрь трубы.
Когда горячие газы попадают в жаровые трубы, это, как очевидно, также приводит к нагреву труб.
Эти горячие трубы предназначены для нагрева воды, протекающей за пределами состояний.
При повышении температуры воды до точки кипения эти явления вызывают образование насыщенного пара.
Теперь этот насыщенный пар направляется в паровой купол, расположенный сверху внутри корпуса котла.
Теперь этот насыщенный пар направляется в пароперегреватель из парового купола для перегрева пара.
И, наконец, этот перегретый продукт направляется в считыватель поршней для использования.
Вот как работает этот котел.
Преимущества тепловозного котла-
- Портативный
- Быстрый старт
- Экономичный
- Высокая мощность генерации пар
- Compact
- Легкая операция
- Easy Transportation
Disadvantage-
Применение-
- Железные дороги
- Морские пехотинцы
- Тяговые двигатели
- Паровые катки
- паровые двигатели
Для получения дополнительной информации рекомендуется посмотреть это анимационное видео-
Заключение-
На данный момент это все. Надеюсь, вам понравилось подробное объяснение паровозного котла .
Если да, рассмотрите возможность поделиться информацией с друзьями и коллегами, чтобы помочь распространить хорошие знания среди нуждающихся.
Вот еще несколько статей, рекомендуемых к прочтению. Рекомендуем прочитать дальше-
- Бойлер Benson
- Бойлер Velox
- Бойлер LaMont
- Бойлер Loeffler
- Бойлер Schmidt Hartmann
Спасибо, что вы со мной. Надеюсь увидеть вас на следующем сеансе.
Вот ваш паровозный котел pdf , который я обещаю дать в конце статьи. Итак, вот он-
Прежде чем вы уйдете, вот несколько вопросов и ответов по этому котлу-
Часто задаваемые вопросы-
Котел локомотива работает от внешнего источника?
Нет, это котел с внутренним нагревом.
В чем разница между котлами с внешним и внутренним нагревом?
Основное различие между котлами с внешним и внутренним нагревом заключается в расположении камеры сгорания. Если камера сгорания расположена внутри корпуса котла, это называется котлом с внутренним нагревом, а если вне камеры котла, то это называется котлом с внешним нагревом.
Какое защитное устройство используется для защиты котла, когда уровень воды падает ниже минимального уровня?
A. Индикатор уровня воды
B. Плавкая пробка
C. Выпускной кран
D. Предохранительный клапан
Ответ- B. Плавкая пробка
Плавкая пробка для парового котла представляет собой сплав, состоящий из висмута, свинца и-
A. Олово
B. Медь
C. Алюминий
D. Цинк
Ответ- A. Олово
В котле обратный клапан подачи используется для-
A. Контролировать расход питательной воды
B. Проверить уровень воды в барабане
C. Обеспечить однонаправленный поток питательной воды в барабан
D. Ничего из перечисленного
Ответ- A. Контролировать расход питательной воды
Тип тепловозного котла —
А. Многотрубный
Б. Горизонтальный
С. Внутреннего сгорания
Г. Все эти
Ответ- Г. Все эти
Плавкая вставка в малых котлах расположена-
А. В барабане
B. В жаровой трубе
C. Над паровым колпаком
D. Над камерой сгорания
Ответ- D. Над камерой сгорания
Общее уравнение энергии для системного котла имеет вид-
A. Q = h2-h3
B. Q= h3+h2
C. h2-h3+ выполненная работа
D. h3-h2+ KE
Ответ- D. h3-h2+ KE
Тепло передается теплопроводностью, конвекцией и излучением в-
A. Топка котла
B. Плавление льда
C. Конденсация пара в конденсаторе
D. Ничего из перечисленного
Ответ- A. Топка котла
Эквивалентное испарение – это количество воды, испарившейся в котле из и при-
A. 0C
B. 100C
C. Температура насыщения при данном давлении
D. Комнатная температура
Ответ- B. 100C
Список совпадений=I(Название котла) с Список-II(Характеристики)-
Список-I
A. Ланкашир
B. Корниш
C. Ла-Маунт
D. Cochran
Список-II
i. Водопроводная трубка высокого давления
ii. Горизонтальная двойная жаровая труба
iii. Вертикальная пожарная труба
iv. Горизонтальная одинарная жаровая труба
Ответ- A-ii, B-iv, C-i, D-iii
Что из перечисленного не является принадлежностью котла?
A. Конденсатор
B. Экономайзер
C. Подогреватель воздуха
D. Насос питательной воды
Ответ- A. Конденсатор
дымоход
B. Нагнетательный вентилятор и печь
C. Экономайзер и питательный насос
D. Конденсатор и питательный насос
Ответ- B. Нагнетательный вентилятор и печь
Abhishek Tiwary
Abhishek Tiwary — блогер по страсти и качеству Инженер по профессии. Он получил степень бакалавра технических наук в 2017 году. Сейчас работает в известной фирме. Он любит делиться своими знаниями с другими.
Паровоз Болдуина 1897 года — уход и консервация
Величественный локомотив Baldwin 1897 года выпуска, который сейчас курсирует по путям Weiser Railroad в Гринфилд-Виллидж, представляет собой одну из самых сложных реставраций, которые мы когда-либо проводили. Следите за нашей командой, пока они документируют кропотливый многолетний процесс возрождения исторического локомотива.
Как один из самых уважаемых музеев транспорта в мире, демонстрация величайших достижений железнодорожной отрасли является отличительной чертой того, что мы делаем в Генри Форде. Но мы знаем, что когда мы возвращаем артефакты в эксплуатацию, мы обязаны сделать это максимально точно и тщательно. Когда дело дошло до восстановления локомотива Baldwin, нам пришлось заручиться необходимыми навыками и средствами для выполнения этой сложной работы. К счастью, нам удалось объединиться с Railroad Operations — группой, которая обслуживает наши действующие паровозы, подвижной состав, пути и сигнальные системы.
Защита механики и инструментов для работы
Персонал железных дорог обслуживает наше оборудование в Детройте, Толедо и Милуоки в Детройте, Толедо и Милуоки в Гринфилд-Виллидж. Построенный в 2000 году, чтобы точно воспроизвести объект DT&M 1880-х годов в Маршалле, штат Мичиган, этот объект хорошо оснащен необходимыми инструментами и машинами для обслуживания железнодорожных операций Village.
Обслуживание железной дороги гораздо сложнее и требует более специализированного оборудования, чем обслуживание автомобиля. Поскольку для паровозов нет AutoZone, все, что нужно было заменить на Baldwin, приходилось изготавливать на месте, что требовало обширного оборудования и навыков. Кроме того, поскольку замена литья является сложной работой, часто требовались обширные навыки проектирования и черчения.
Разборка
Реставрация Болдуина началась в 2007 году с разборки. Разборка локомотива — трудоемкий и физически сложный процесс. Прежде чем можно было приступить к капитальной разборке, пришлось снять множество трубок, клапанов и вспомогательных систем. К этим частям не прикасались более 80 лет, что делало этот проект особенно сложным.
В сентябре 2007 г. началось удаление основных компонентов с отделения кабины от шасси (на фото ниже). В начале декабря котел был снят, чтобы его можно было ремонтировать, имея беспрепятственный доступ к участкам, которые необходимо заменить (на фото ниже).
В начале 2008 года начался процесс демонтажа секций котла и топки, а также удаление затвердевшей накипи со стенок котла. Накипь, меловой осадок, оставленный примесями в воде, со временем повреждает котел. Работа над котлом продолжалась в течение года: механики демонтировали секции, которые должны были быть заменены, и подготовили поверхности для установки новых.
Сборка котла
После этапа подготовки началось изготовление новых секций котла. Одним из самых сложных и ответственных участков был задний трубный лист. Это та часть, которая обращена к топке и удерживает тепловые трубки на месте, так что тепло, выделяемое в топке, может проходить через котел для нагрева воды и создания пара.
Первый этап формирования трубной доски начался с использования отбортовочного инструмента McCabe. Эта машина с пневматическим приводом, построенная в 1921, был обычным инструментом в депо того периода, и этот станок может формировать фланцы из листовой стали толщиной до ¾ дюйма. Инструмент для отбортовки сэкономил значительный объем работы, но был ограничен, так как не мог выполнить отбортовку с малым радиусом, необходимым для верхних углов. Эти части трубной доски потребуют ручной формовки.
Чтобы облегчить ручную формовку, необходимо было изготовить металлическую форму толщиной 1½ дюйма, и у Железнодорожных операций не было времени, чтобы завершить эту часть, поэтому они разработали чертежи, чтобы помочь сторонней компании выполнить ручную формовку. Затем частично сформированный стальной лист был жестко прикреплен к матрице, а оставшееся формование было завершено после того, как непосредственно формируемая область была нагрета докрасна ацетиленовыми горелками. Затем нагретую часть можно было сформировать с помощью специальных молотков, сделанных из армированной твердой древесины, которые не врезались бы в раскаленную докрасна сталь. Вмятины ослабили бы металл и поставили бы под угрозу устойчивость котла локомотива. Верхние углы листа должны были быть срезаны по центральной линии кривой, чтобы образовался гладкий стык, который можно было сварить с высокой точностью.
После завершения процесса формовки в листе были просверлены отверстия для нагревательных трубок и распорных болтов. Поскольку тепловые трубки были почти 12 футов в длину и требовали очень плотной посадки на каждом конце для обеспечения герметизации, расположение и просверливание отверстий должны были быть выполнены с точностью.
Работа над котлом продолжалась в 2009 году изготовлением пола топки и дверного полотна. На протяжении всего этого изготовления детали должны были быть точно измерены для точной подгонки. Подобный ремонт имеет решающее значение для безопасной эксплуатации поезда. Котлы строго регулируются правительством, и все сварочные работы должны выполняться сертифицированным сварщиком. Эти сварочные аппараты гарантируют, что компоненты будут установлены заподлицо и идеально выровнены для создания высококачественных сварных швов.
Однако, если вы дочитали до этого места, то знаете, что сварные элементы котла были лишь частью истории. Нецилиндрические детали, такие как топка и верхний лист, должны были удерживаться на месте внутри котла с помощью устройства, называемого распорным болтом. Распорные болты представляют собой стержни с резьбой, которые удерживают топку и верхний лист на месте, пока вокруг них циркулирует вода. Бригада с разворотом рассчитала размеры и обработала новые распорные болты для каждого отдельного места.
После установки распорных болтов (см. ниже) открытые концы «высаживаются» (как заклепки), поэтому они герметизируются и фиксируются на месте. Когда стяжной болт изготовлен, его центр просверливается (см. ниже), так что, если он треснет или сломается во время эксплуатации, на головке появится небольшой след от воды или ржавчины, указывающий на внутреннюю неисправность стяжного болта.
Котел локомотива, подобный тому, что установлен на «Болдуине», имеет сотни таких болтов, которые необходимо обрабатывать по отдельности, чтобы обеспечить правильную посадку и герметичность. Многие из них пришлось бы заменить из-за новых секций котла.
Том Фишер устанавливает новые распорки в котле номер 7. Эти резьбовые стержни используются для удержания на месте нецилиндрических частей котла. (Фото К. Гринвальда.)Приступим к рисованию!
После крепления компонентов котла пришло время покрасить их высокотемпературной эпоксидной краской и установить изоляционные блоки. Изоляционные блоки из силиката кальция (показаны ниже) заменили асбест, удаленный в 1997 и необходимы для удержания тепла в котле и обеспечения теплоизоляционного барьера для защиты «рубашки» — слоя, который в первую очередь служит для удержания изоляционных блоков на месте, тем самым сохраняя тепло внутри котла и защищая поездный состав.
Параллельно с работами на котле шло восстановление тендера. Этот вагон, тянущийся сразу за локомотивом, перевозит уголь и воду, необходимые для производства пара. Чтобы тендер Болдуина выдержал ежедневное использование, требовалась новая рама. Кроме того, оригинальные деревянные рамы были заменены более прочной стальной рамой в сборе, которая была опцией для оригинальных заводских сборок.
Верхняя часть тендера была очищена пескоструйной обработкой до чистого металла, а резервуар для воды объемом 3350 галлонов был проверен на целостность. После того, как пескоструйная обработка была завершена, тендер был окрашен в зеленый цвет «как доставлено» с надписью «Detroit & Lima Northern», написанной вручную на боку, вместе с окрашенной отделкой, показанной на оригинальных фотографиях Baldwin Locomotive Works.
Хотя в информации Baldwin «как построено» было указано конкретное название цвета, не было цветовых чипов для определения точного оттенка. Для пуристов железной дороги важно отметить, что каждый художник Болдуина смешивал свою собственную краску; маловероятно, что любой воспроизведенный цвет может быть точным соответствием. Цвет, который мы использовали, был результатом значительных исследований и был смешан Крисом Девиттом из Государственного железнодорожного музея штата Невада. А 1913 Болдуин в своей коллекции имел небольшой раздел, в котором был представлен единственный известный «цветной чип» оригинальной краски. Этот образец был проанализирован, и музей предоставил чип этого анализа для нашей реставрации.
12 июня 2013 года, завершая процесс реставрации, «Болдуин» 1897 года выпуска своим ходом выехал на железнодорожные пути Гринфилд-Виллидж. Реставрация локомотива была сложной и трудоемкой задачей, но она демонстрирует приверженность Генри Форда исторической точности и его положение в качестве одного из ведущих транспортных музеев мира.