Što je parna lokomotiva?

Parne lokomotive su lokomotive na paru. Parne lokomotive upotrebljavale su se od sredine 19. do sredine 20. stoljeća.

Sredinom 1500-ih, lokomotive u vagonima koje su se počele koristiti u Njemačkoj počeli su vući konji. Izumom parnog stroja u ranim 1700-ima, te su se ceste počele pretvarati u željeznice, a prvu parnu lokomotivu proizveli su u Engleskoj 1804. Richard Trevithick i Andrew Vivian. Lokomotiva je radila na tramvajskoj pruzi "Penydarren" (Merthyr Tydfil), koja je približna veličini željezničke pruge u Walesu. U sljedećem je razdoblju Matthew Murray sagradio dvocilindričnu lokomotivu 1812. godine za operatora Vagonyolua Middleton Railway.

Ova su zbivanja u Engleskoj ubrzala rad SAD-a i Tom Thumb, prva američka parna lokomotiva koja je radila na željezničkoj pruzi Baltimore-Ohio 1829. godine, počeo je raditi na ovoj pruzi, a Thumb je bio ogledni model i ušao u službu na ceremoniji otvaranja željezničke pruge Južne Karoline u Americi. Najbolji prijatelj Charlestona bio je prva uspješna željeznička lokomotiva.

Razvoj parne lokomotive

U 25 godina nakon izgradnje lokomotive Trevithick, ograničeni broj parnih lokomotiva uspješno je korišten na željezničkim prugama koje se prevoze ugljenom. Porast cijena hrane za život pred kraj napoleonskih ratova također je imao značajan utjecaj na to. Budući da željezne ceste od lijevanog željeza nisu bile dovoljno jake da podnesu težinu parne lokomotive, ove ceste s presjekom "L" na kojima sjede kotači vagona zamijenjene su ravnim tračnicama i prirubničkim kotačima nedugo zatim.

Parni lokomotivni cilindar

George Stephenson, iskorištavajući iskustvo svojih prethodnih dizajnera 1814. godine, napravio je lokomotive ravnih površina koje se kretale po tračnicama. U gotovo svim prethodnim lokomotivama cilindri su postavljeni okomito i djelomično su uronjeni u kotao. Godine 1815. Stephenson i Losh patentirali su ideju prenošenja glavnih pogonskih kotača izravno iz cilindara preko gornjih prednjih ručica umjesto prenosa pogonske snage iz klipa na glavni pogonski kotač. Uređaj, koji s pogonskim kotačima prenosi pogonsku snagu, uzrokovao je trzavo kretanje, posebno kada se habanje pojavilo na velikim zubima. Mehanizam, koji prenosi snagu izravno iz cilindra, dizajnerima je dao veći stupanj slobode jer je mršaviji.

Kotlovi na parnu lokomotivu

Kotlovi za lokomotive, koji su nekad bili u obliku puste cijevi, prvo su se transformirali u rotirajući cjevasti oblik, a zatim u cjevasti oblik u kojem se kombiniralo mnogo cijevi, pružajući tako veću površinu grijanja. U ovom konačnom obliku, niz cijevi bio je pričvršćen na sličnu ploču sa strane gdje je peć gorjela. Ispušna para iz cilindara izazvala je eksploziju prolazeći kroz cijevi i s kraja gdje je dim izlazio u dimnjak, održavajući tako vatru na životu dok je lokomotiva bila u pokretu. Pleteno je sredstvo dok je lokomotiva mirno stajala. Henry Booth, računovođa za Liverpool i Manchester Company, patentirao je daljnji razvoj višecijevnog kotla 1827. godine. Stephenson je također koristio ovaj izum na svojoj lokomotivi, raketi (ali prvo je morao pokušati duga ispitivanja kako bi spriječio istjecanje vode iz spojnih prstenova na završnim pločama na koje su spojene bakrene cijevi).

Nakon 1830. godine parna lokomotiva poprimila je oblik kakav je i danas poznat. Cilindri su bili postavljeni vodoravno ili blago nagnuti na kraju na kojem je izlazio dim i ako je mjesto vatrogasca bilo smješteno na kraju gdje je peć izgorjela.

Šasija lokomotive parne lokomotive

Kad se valjci i osovine spoje na kotao ili se stave točno ispod bojlera, potreban je okvir za držanje različitih dijelova. Okvir štapa, koji je prvi put korišten u britanskim lokomotivama, ubrzo je uveden u SAD i prešao je iz kovanog željeza u lijevani čelik. Valjci su bili montirani izvan okvira. U Engleskoj je okvir šipke zamijenjen okvirom ploča. Pri tome su se cilindri nalazili unutar okvira, a za okvire su postojala opružna ovjesa (spiralno ili u obliku krila), a ležajevi osovina (zauljeni ležajevi) koji drže osovine.

Uvođenjem čelika u izradu kotla nakon 1860. godine bilo je moguće raditi na većim pritiscima. Krajem 19. stoljeća tlak od 12 bara postao je raširen u lokomotivama; Ako je spoj lokomotiva, počeo se koristiti tlak 3,8 bara. Taj se pritisak povećao na 17,2 bara u ovoj eri. 1890. godine izrađeni su cilindri ekspresnih lokomotiva promjera 51 cm i udara 66cm. Kasnije se u zemljama poput SAD-a promjer cilindra povećao na 81 cm, a lokomotive i vagoni počeli su se povećavati.

Prve su lokomotive imale pumpe koje je pokretala osovina. Međutim, radili su samo dok je motor radio. Injektor je pronađen 1859. godine. Para (ili kasnije ispušna para) iz kotla izvirala je iz grube mlaznice (difuzora) u obliku konusa, puneći vodu u kotao pod većim tlakom. "Ventil za povrat" (jednosmjerni ventil) zadržavao je paru u kotlu. Suha para uzimala se ili s vrha kotla u perforiranoj cijevi ili s vrha kotla i sakupljala u kupoli za paru. Ta je suha para zatim prebačena u regulator, a regulator je kontrolirao raspodjelu suhe pare. Najvažniji razvoj koji se dogodio u parnim lokomotivama bio je uvođenje pregrijavanja.

Nagnutu cijev, koja je vodila paru kroz plinsku cijev prvo do peći, a potom do kolektora na prednjem kraju kotla, pronašao je Wilhelm Schmidt, a koristili su ga i ostali inženjeri. Ušteda na gorivu, posebno u vodi, odmah se pokazala. Na primjer, "zasićena" para je proizvedena pri tlaku od 12 bara i 188 ° C; ta se para brzo širila u cilindrima zagrijavajući dodatnih 93 ° C. Tako su u 20. stoljeću lokomotive postale sposobne za rad na velikim brzinama, čak i u kratkim vremenima rezanja od 15%. Napredak poput čeličnih kotača, obloga kotla od stakloplastike, klipnih ventila s dugim nagibom, izravnih prolaza pare i pregrijavanja doprinio je završnoj fazi primjene parne lokomotive.

Para iz kotla koristila se i u druge svrhe. Da bi se povećala vučna snaga, umjesto izlijevanja, s parom se počelo upotrebljavati pjeskarenje, što je 1887. povećalo silu trenja. Glavne kočnice su bile upravljane vakuumom iz stroja ili komprimiranim zrakom pomoću parne pumpe. Uz to, osigurano je parno grijanje koje se u vagone prenosi cijevima, a električna svjetlost dobivena je iz parnog dinamo (generatora).