Locomotive cu abur și diesel- locomotive autonome, deoarece au propriile lor. instalatii pentru producerea energiei. Locomotivele electrice depind de o sursă de energie; primesc energie electrică printr-o reţea de contact de la staţiile de tracţiune alimentate cu staţionare sau centrale electrice mobile. Locomotive cu abur - primele locomotive apărute la începutul secolului al XIX-lea, au fost singurul tip de locomotivă de pe căile ferate timp de aproape 100 de ani. Îmbunătățirea locomotivelor cu abur a mers în direcția creșterii puterii, vitezei, tracțiunii și eficienței acestora. Cu toate acestea, nu a fost posibilă creșterea eficienței locomotivei cu abur peste 12% (eficiența principală este de 6-8%). La finalul primei reprize. Secolului 20 au început să fie înlocuite cu locomotive autonome mai economice - locomotive diesel, a căror eficiență este de 20-25% și mai mare, și apoi locomotive electrice, care în anii următori au început să înlocuiască locomotivele diesel pe liniile cele mai aglomerate, deoarece au un nivel uniform. eficiență mai mare - luând în considerare pierderile în rețeaua de contact se ajunge la 75%.
Îmbunătățirea locomotivelor diesel este asociată cu o creștere a puterii lor secționale, a forței de tracțiune proiectate, a eficienței și a fiabilității. În viitor, se plănuiește crearea de locomotive care dezvoltă o forță de tracțiune de 60-70 kN pentru fiecare axă motoare, adică, având o forță totală de tracțiune de până la 360-420 kN (într-o secțiune cu 6 osii) și 480- 560 kN (într-o secțiune cu 8 axe). O atenție deosebită în proiectarea locomotivelor diesel promițătoare este acordată îmbunătățirii locului de muncă al șoferului și îmbunătățirii condițiilor de lucru pentru echipajele de locomotivă. În locomotivele de călători, una dintre sarcinile principale este asigurarea autoturisme de pasageri incalzire electrica.
Locomotivele electrice au trecut, de asemenea, printr-o serie de etape legate de creșterea puterii și a tracțiunii de proiectare; Locomotivele electrice moderne dezvoltă forțe de tracțiune de până la 700 kN. Un pas important Caracteristicile lor au fost îmbunătățite prin trecerea la curent alternativ, ceea ce a făcut posibilă creșterea semnificativă a tensiunii în rețeaua de contact, reducerea costurilor cu cupru pentru firele rețelei de contact și creșterea eficienței tracțiunii electrice. Progrese în tehnologia semiconductoarelor mijloace tehnice a făcut posibilă crearea unor convertoare de electricitate controlate extrem de eficiente și a unei acționări electrice de tracțiune fără perii. Cu ajutorul sistemelor cu microprocesoare utilizate în controlul locomotivei electrice, modul de funcționare al locomotivei electrice este automatizat, inclusiv funcționarea unui sistem de mai multe unități cu locomotive dispersate de-a lungul trenului. Locomotivele electrice moderne sunt echipate cu dispozitive care asigură frânarea reostatică și regenerativă și asigură economii semnificative în consumul de energie. Îmbunătățirea suplimentară a parametrilor tehnici și economici ai locomotivelor electrice este asigurată de utilizarea convertoarelor tiristoare pentru controlul vitezei.
P. s. neautopropulsat. este cea mai numeroasă componentă a parcului general al P. e.: vagoane de pasageri și marfă de diverse tipuri și modele, inclusiv vagoane de dormit pentru călătorii pe distanțe lungi, vagoane cu scaune, vagoane restaurante, vagoane tehnice și de service pentru diverse scopuri (sanitar, mașini medicale, de laborator etc.). Prin urmare, designul mașinilor a suferit îmbunătățiri. Cărucioarele moderne au o construcție durabilă din metal. caroserie, dotata cu sisteme de incalzire, ventilatie fortata, iluminat electric, dispozitive sanitare. Unele tipuri de vagoane sunt echipate cu kaimatic. instalatii de racire cu aer, sisteme de climatizare. Îmbunătățirea designului autoturismelor are ca scop creșterea confortului pasagerilor și a siguranței în trafic. În acest scop, etanșeitatea corpului este îmbunătățită și proprietățile sale termoizolante sunt îmbunătățite; performanța și eficiența de încălzire cresc. instalatii cu incalzire electrica de-a lungul liniei de tren de la locomotiva; mijloacele de reglare și protecție în sistemul de echipamente electrice sunt îmbunătățite folosind tehnologia microprocesorului; Se introduce o alarmă de incendiu, echipamentul intern este realizat din materiale neinflamabile și rezistente la foc. În plus, sunt folosite noi mijloace de protecție împotriva coroziunii, care îmbunătățesc caracteristicile ergonomice ale mașinii și reduc cantitatea de reparații.
Vagoane de marfă sunt prezentate în parcul P. s. universal, adaptabil pentru transportul unei varietăți de mărfuri (mașini acoperite, platforme, telegondole) și specializate pentru transportul mai multor tipuri de mărfuri cu proprietăți similare sau unul specific. marfă (cisterne, camioane pentru cereale, cisterne, frigidere etc.). Structura parcului de vagoane de marfă se stabilește pe baza unor calcule tehnice și economice, luând în considerare, în primul rând, satisfacerea nevoilor de transport, precum și nomenclatura, volumele, intervalul de transport și viteza de livrare a mărfurilor, costurile de operare. , investițiile de capital necesare, asigurarea siguranței încărcăturii, nivelul de mecanizare a încărcării și descărcarii etc. Sunt luați în considerare și factorii sociologici, inclusiv economiile de forță de muncă și resurse materialeîn domeniul producţiei şi exploatării, protecţie mediu inconjurator. Îmbunătățirea parcului de vagoane de marfă are ca scop creșterea fiabilității acestora, a capacității de transport, creșterea gamei și numărului de vagoane specializate și reducerea volumului reparațiilor. Pentru fabricarea mașinilor se folosesc metale, materiale plastice și alte materiale care rămân operaționale la temperaturi ale aerului de până la -60 ° C și îndeplinesc condițiile pentru asigurarea rezistenței și fiabilității în timpul funcționării.
De la mijloc. anii 70 Aproape toate lucrările la căile ferate au fost efectuate cu locomotive electrice și diesel. Lungime operarea pe tracțiune electrică a reprezentat 36% din lungimea totală a rețelei, care asigura 63% din volumul total al traficului (1989).
Cerințele pentru sistemele staționare care funcționează pe căile ferate interne și atribuite întreprinderilor industriale și altor organizații sunt reglementate Regulile actuale operare tehnică căi ferate. Conform Regulilor P. s. trebuie să îndeplinească cerințele privind dimensiunea materialului rulant și să fie în stare bună, garantând siguranța funcționării acestuia. Locomotivele de tren și trenurile cu unități multiple trebuie să fie echipate cu comunicații radio pentru tren și contoare de viteză cu înregistrarea citirilor. Locomotivele de tren și trenurile cu mai multe unități de pe liniile cu blocare automată trebuie să aibă o alarmă de locomotivă automată, iar pe liniile fără blocare automată - dispozitive pentru verificarea vigilenței șoferului (vezi Mânerul de vigilență a șoferului). În trenurile cu mai multe unități, punctele de control sunt echipate cu dispozitive automate de oprire a trenului în cazul în care șoferul își pierde capacitatea de a conduce trenul (vezi Controlerul conducătorului auto). Locomotivele de manevră au dispozitive de decuplare a acestora de vagoane din cabina conducătorului auto.
Pentru ușurință în utilizare P. s. Fiecare unitate este echipată cu semne și inscripții distinctive. La bordul locomotivelor și vagoanelor se află inițialele drumului de origine (cu excepția vagoanelor de marfă), numărul, plăcuța producătorului care indică data și locul construcției, data și locul instalării. tipuri de reparații, tara (cu excepția locomotivelor). Pe locomotive și trenuri cu unități multiple. Sunt incluse și următoarele inscripții: viteza de proiectare, seria, denumirea depozitului de domiciliu; pe trenuri de călători, vagoane și trenuri multiunități - număr de locuri; pe vagoanele de marfă - capacitatea de încărcare.
Fiecărei locomotive nou construite și trenului cu unități multiple i se atribuie o desemnare alfanumerică - o serie.

Cu cât este mai perfectă centrala electrică primară, cu atât eficiența unei locomotive este mai mare, ceea ce caracterizează gradul în care căldura de ardere a combustibilului este utilizată pentru a produce muncă utilă. Energia consumată de locomotivele neautonome este generată în centrale electrice.

Eficiența tracțiunii electrice atunci când este alimentată de centrale termice este de 25-26%. în care centrale termice De regulă, funcționează cu combustibili ieftini (cărbune brun, turbă). Dacă luăm în considerare ponderea hidrocentralelor în alimentarea cu energie electrică a căilor ferate electrice, atunci eficiența tracțiunii electrice crește la 32%.

Locomotivele autonome, în funcție de tipul motorului termic și de gradul de utilizare a acestuia, au o eficiență care ajunge la 29-31% la locomotivele diesel, și la 5-7% la locomotivele cu abur. Prin îmbunătățirea utilizării și creșterea eficienței motoarelor diesel, eficiența unei locomotive diesel poate fi ușor crescută.

Motoarele electrice de tracțiune din locomotivele electrice le permit să funcționeze în moduri cu sarcini care depășesc sarcinile nominale atunci când se deplasează pe pante nominale, dacă supraîncălzirea înfășurărilor motorului electric nu depășește limite admisibile. La autovehicule, motoarele electrice funcționează de obicei cu curenți mai mari decât cei nominalizați în timpul pornirii (accelerării) trenului.

La frânare, locomotivele electrice pot returna o parte din energia de mișcare a trenului în rețeaua de tracțiune (frânare regenerativă). Costuri de exploatare pt întreținere iar reparaţiile curente ale locomotivelor electrice sunt mai mici decât la locomotivele autonome. Capacitatea de transport a liniilor electrificate depășește semnificativ capacitatea de transport a căilor ferate neelectrificate. Locomotivele electrice au o durată de viață semnificativ mai lungă și sunt mai ușor de reparat decât locomotivele diesel.

În același timp, introducerea tracțiunii electrice necesită investiții mari (instalarea unei rețele de contact, linii electrice, substații de tracțiune). Cu toate acestea, se plătesc rapid singuri pe căile ferate cu volume mari de trafic. Așadar, la noi, tracțiunea electrică și-a găsit o largă aplicație pe liniile cele mai încărcate și cu profil greu, precum și în traficul suburban de călători.

5 Eficiența diferitelor tipuri de locomotive

Locomotivă (locomotivă franceză, din lat. (latină) loco moveo - deplasare din loc), vehicul de tracțiune legat de materialul rulant și destinat circulației de-a lungul șinelor trenurilor sau ale vagoanelor individuale. Inițial, doar locomotivele cu abur au fost numite locomotive; ulterior acest concept s-a extins la toate tipurile de echipamente de tracțiune feroviară.

În funcție de tipul sursei primare de energie, luminile moderne sunt împărțite în termice și electrice. Locomotivele termice — locomotive cu abur, locomotive cu turbină cu abur, locomotive diesel, locomotive cu motor și locomotive cu turbină cu gaz — sunt autonome și au propriile centrale electrice pentru generarea de energie. Pe o locomotivă cu abur - aceasta este o locomotivă cu abur, pe o locomotivă cu turbină cu abur - turbină cu abur, pe o locomotivă diesel și locomotivă cu motor - un motor cu ardere internă, pe o locomotivă cu turbină cu gaz - o turbină cu gaz. Locomotivele electrice includ locomotive electrice de contact și baterii. Locomotivele electrice de contact nu au surse proprii de energie și o primesc printr-o rețea de contact electric. Locomotivele electrice cu baterii au baterii reîncărcabile care sunt încărcate periodic din surse de curent constant. Pe lângă principalele tipuri de locomotive, există diverse locomotive combinate: locomotive diesel-electrice, locomotive căldură-abur, locomotive electrice cu baterie de contact etc., care nu sunt utilizate pe scară largă. Funcțiile L. sunt îndeplinite și de autovehiculele care fac parte din trenurile diesel, turbotrenurile și trenurile electrice, precum și automotoarele și automotoarele cu motor. Spre deosebire de L., mașinile și vagonele au spațiu pentru pasageri și bagaje.

În funcție de tipul de lucru efectuat, laboratoarele sunt împărțite în linii principale și industriale. Principalele linii operate pe căi ferate. d. (căile ferate) de uz public, la rândul lor, se împart în marfă, călători - pentru tracțiunea trenurilor, și manevră - pentru lucrul în stații. Vehiculele de transport industrial sunt utilizate pentru transportul pe rutele interne ale fabricilor, în mine, puțuri etc. (vezi Transport industrial). Lămpile sunt produse pentru ecartament lat și îngust. Toate tipurile de aeronave sunt caracterizate prin putere nominală, forță de tracțiune, viteză și eficiență (eficiență); locomotive electrice, în plus, - după tipul de curent și tensiune, locomotive diesel și locomotive cu turbină cu gaz - după tipul de transmisie. Primele locomotive ușoare au fost construite la începutul secolului al XIX-lea. în Marea Britanie (1803, 1814), mai târziu, în 1834, în Rusia. De-a lungul aproape întregului secol al XIX-lea. acest tip de L. era singurul vehicul de tracţiune. d. (cală ferată) Creșterea greutății trenurilor și creșterea vitezei a necesitat o creștere a puterii și a forțelor de tracțiune ale trenului, ceea ce a dus la o îmbunătățire a proiectării locomotivei cu abur și la o creștere a eficienței (eficienței). Cel mai recent tip de locomotivă cu abur de marfă principală are o putere de aproximativ 1800 kW (2400 CP), o viteză de proiectare de până la 80 km/h și locomotiva de pasageri a dezvoltat o putere de până la 1900 kW și o viteză de până la 125 km/h. Cele mai avansate locomotive cu abur au avut o eficiență (eficiență) de până la 9%, randament mediu de operare (eficiență) - aproximativ 4%. La începutul secolului al XX-lea. Locomotivele cu abur au început să fie înlocuite cu locomotive noi, mai economice, cu putere unitară mai mare și eficiență (eficiență) mai mare - locomotive diesel și locomotive electrice. Ideea de a crea un motor ușor cu un motor cu ardere internă a apărut la sfârșitul secolului al XIX-lea. in Rusia. Cu toate acestea, prima locomotivă diesel principală din lume cu o putere de 750 kW (1000 CP) cu transmisie electrica a fost construit abia în 1924 (URSS). Mai târziu, transmisia hidraulică a fost folosită pentru a regla tracțiunea și viteza la locomotivele diesel. Puterea locomotivelor diesel interne de marfă în două secțiuni este de 2200 kW (3000 CP) pe secțiune, viteza de proiectare este de 100 km/h, locomotivele diesel de pasageri ating viteze de până la 160 km/h. Eficiența maximă (factorul de eficiență) al locomotivelor diesel moderne este de 29-32%, randamentul mediu de operare este de 20-21%. În 1876, au fost efectuate experimente în Rusia privind utilizarea tracțiunii electrice pe calea ferată. Prima locomotivă electrică a fost construită în SUA în 1895. curent continuu, care a primit energie prin intermediul rețelei de contact. În URSS, tracțiunea electrică a fost folosită pentru prima dată în 1926 pe o linie suburbană, locomotivele electrice domestice au început să funcționeze în 1933. Aveau 6 motoare de tracțiune cu o putere de 340 kW fiecare și atingeau viteze de până la 90 km/h. Locomotivele electrice au putere mare, nu necesită realimentare și oferă viteze de până la 110 km/h. Pentru a deservi trenurile de pasageri, locomotivele electrice AC și DC sunt construite cu o viteză de proiectare de până la 180 km/h. Eficiența (eficiența) proprie a locomotivei electrice ajunge la 88-90%, iar eficiența (eficiența) totală a tracțiunii electrice (ținând cont de eficiența (eficiența) rețelei de tracțiune, liniile electrice, centrala termică (centrala termică) sau hidrocentrala (centrala hidroelectrica)) - 22-24%. O locomotivă cu turbină cu gaz are o putere și mai mare - până la 6300 kW (8500 CP). Cu toate acestea, datorită complexității producției și eficienței scăzute (12-18%), acest L. este produs în probe unice în URSS și în serii mici în străinătate.

Baza parcului de locomotive din toate țările industrializate sunt locomotivele diesel și locomotivele electrice. Alte tipuri de L. datorita putere redusă, eficiență scăzută (eficiență), proiectare complexă nu sunt utilizate pe scară largă și sunt utilizate în principal atunci când este necesar pentru a asigura siguranța muncii, pentru a efectua lucrări pe șantiere mici (de exemplu, în cariere) și în alte cazuri.

Dezvoltare în continuare construcția locomotivei este asociată cu o creștere a puterii unitare a locomotivei și a vitezei de deplasare. De la sfârșitul anilor 60. În străinătate și în URSS sunt proiectate locomotive electrice cu curent alternativ cu o putere de 8.000 kW (10.700 CP), locomotive diesel cu o putere de secțiune de până la 4.500 kW (6.000 CP) și trenuri turbo cu o turbină cu gaz de aviație capabilă să s-au creat viteze de peste 200 km h, sunt testate aeronave cu motoare cu reacție și turbopropulsoare. Atingerea unor viteze și mai mari este asociată cu crearea de aeronave magnetice sau cu perne de aer cu motoare liniare asincrone, ceea ce face posibilă atingerea vitezei de până la 500 km/h. Proiecte propuse pentru L. centrale electrice, Lucrând pentru celule de combustibil si folosind reactoare nucleare. Vezi și Material rulant pentru autoturisme. Utilizarea a două sisteme de curent pentru electrificarea căilor ferate - alternant 25 kV și direct 3000 V - a condus inevitabil la crearea unor puncte de legătură pentru aceste sisteme.Pentru a organiza circulația trenurilor printr-un punct de legătură, stațiile de legătură sunt de obicei echipate cu comutatoare. care permit unul sau mai multe alte tipuri de curent Aceasta metoda de andocare creste putin costul electrificarii si necesita o schimbare obligatorie a locomotivei electrice.In cazurile in care, din motive economice si conditii de exploatare, este improprie dotarea statiilor de andocare cu tip curent. comutatoare, asa-numitele locomotive electrice sunt folosite pentru sisteme cu doua curente sau alimentare duala.Aceste locomotive electrice pot functiona atat pe curent alternativ 25 kV cat si pe curent continuu 3000 V si parcurg tronsoane de putere fara oprire.Dezavantajele electrice duale locomotivele sunt greutatea și costul lor mai mare, precum și întreținerea mai costisitoare în comparație cu locomotivele electrice de același tip de curent. Secțiunea de putere a două sisteme de curent atunci când se utilizează locomotive electrice cu putere dublă se realizează de obicei în apropierea stației, iar stația în sine nu este echipată cu comutatoare. În 1977-1979, Uzina de locomotive electrice Novocherkassk, conform proiectului VElNII, a produs un lot de locomotive electrice de marfă cu două axe VL82M (Fig. 25).Primele două locomotive electrice experimentale din această serie, care sunt îmbunătățite Locomotive electrice (modernizate) construite anterior VL82, au fost fabricate la sfârșitul anului 1972. Apoi astfel de locomotive au fost construite în anii 1973-1974

Caroseriile locomotivelor electrice VL82M diferă ușor de corpurile locomotivelor electrice VL80T, ceea ce se datorează utilizării altor echipamente electrice și modificării locației acestuia.O creștere a dimensiunii centrului principal de la 604 mm pentru locomotivele electrice VL80T la 632 mm pentru locomotivele electrice VL82M, menținând în același timp designul angrenajelor conduse, a provocat o creștere a numărului de dinți ai angrenajului de la 21 la 26 și, prin urmare, o modificare a raportului de transmisie, care a devenit 88 26 = 3,38 În caz contrar, boghiurile Locomotivele electrice VL82M sunt aceleași cu cele ale locomotivelor electrice VL80T Din punct de vedere al circuitului electric, locomotiva electrică VL82M este o locomotivă electrică convențională de curent continuu, pe care sunt instalate suplimentar redresoare-transformatoare dispozitive pentru alimentarea circuitelor de putere cu directă. curent la functionarea in zone electrificate cu curent alternativ.Fiecare sectiune a locomotivei electrice este echipata cu un transformator ODCE-4000/25A cu o putere tipica de 3884 kVA.Transformatorul are trei infasurari, primar (25 kV), tractiune (3800 V). ) și nevoi auxiliare (240 și 338 V), greutate transformator 5720 kg. Motoarele electrice de tractiune sunt alimentate din infasurarea de tractiune prin unitatea redresor VUK-6700M.Instalatia dispune de 288 de supape de siliciu VL230-10. Fiecare braț al podului are 6 circuite paralele, fiecare circuit are 12 supape conectate în serie. Curentul nominal de redresor al instalației este de 1870 A.

Sfârșitul lucrării -

Acest subiect aparține secțiunii:

Cum sunt atașate șinele la traverse, tipuri de prindere

Clasificarea locomotivelor electrice.. o locomotivă electrică este o locomotivă neautonomă condusă.. la clasificarea locomotivelor electrice se pot distinge următoarele..

Dacă aveți nevoie material suplimentar pe această temă, sau nu ați găsit ceea ce căutați, vă recomandăm să utilizați căutarea în baza noastră de date de lucrări:

Ce vom face cu materialul primit:

Dacă acest material ți-a fost util, îl poți salva pe pagina ta de pe rețelele sociale:

Locomotivele cu abur, al căror design este primitiv în comparație cu alte tehnologii de astăzi, sunt încă folosite în unele țări. Sunt locomotive autonome care folosesc ca motor un motor cu abur. Primele astfel de locomotive au apărut în secolul al XIX-lea și au jucat Rol cheieîn dezvoltarea economiei unui număr de ţări.

Designul locomotivei cu abur a fost îmbunătățit în mod constant, rezultând noi modele foarte diferite de cel clasic. Așa au apărut modelele cu roți dințate, turbine și fără tender.

Principiul de funcționare și proiectarea unei locomotive cu abur

În ciuda faptului că există diferite modificări ale designului acestui transport, toate au trei părți principale:

• motor cu aburi;
• cazan;
• echipajul.

Aburul este produs într-un cazan cu abur - această unitate este sursa primară de energie, iar aburul este principalul fluid de lucru. Într-o mașină cu abur, acesta se transformă într-o mișcare mecanică alternativă a pistonului, care la rândul său, cu ajutorul unui mecanism cu manivelă, se transformă într-una de rotație. Datorită acestui lucru, roțile locomotivei se rotesc. Aburul antrenează, de asemenea, o pompă abur-aer, un generator de turbină cu abur și este folosit într-un fluier.

Caruciorul vehiculului este format dintr-un șasiu și un cadru și este o bază mobilă. Aceste trei elemente sunt principalele în proiectarea unei locomotive cu abur. De asemenea, atașat vehiculului este o licitație - un vagon care servește ca depozit pentru cărbune (combustibil) și apă.

Fierbător cu aburi

Când luați în considerare proiectarea și principiul de funcționare al unei locomotive cu abur, trebuie să începeți cu cazanul, deoarece aceasta este sursa primară de energie și componenta principală a acestei mașini. Acest element are anumite cerințe: fiabilitate și siguranță. Presiunea aburului din instalație poate ajunge la 20 de atmosfere sau mai mult, ceea ce o face practic explozivă. Funcționarea defectuoasă a oricărui element al sistemului poate duce la o explozie, care va priva mașina de sursa sa de energie.

De asemenea, acest element trebuie să fie ușor de gestionat, reparat, întreținut și să fie flexibil, adică să poată lucra cu diferiți combustibili (mai mult sau mai puțin puternici).

Focar

Elementul principal al cazanului este cuptorul, unde este ars combustibil solid, care este alimentat cu ajutorul unui alimentator de cărbune. Dacă mașina funcționează cu combustibil lichid, atunci este alimentată prin duze. Gazele de înaltă temperatură eliberate ca urmare a arderii transferă căldura prin pereții focarului către apă. Apoi gazele, dând cel mai căldura pentru evaporarea apei și încălzirea aburului saturat sunt eliberate în atmosferă prin șemineuși un dispozitiv de oprire a scânteilor.

Aburul generat în cazan este acumulat în clopotul de abur (în partea superioară). Când presiunea aburului ajunge peste 105 Pa, o supapă specială de siguranță o eliberează, eliberând excesul în atmosferă.

Aburul fierbinte sub presiune este furnizat prin conducte către cilindrii motorului cu abur, unde apasă pe piston și biela și mecanismul manivelei, determinând rotirea axei motoare. Aburul evacuat intră în coș, creând un vid în cutia de fum, care crește fluxul de aer în focarul cazanului.

Schema de lucru

Adică, dacă descriem principiul de funcționare în general, totul pare extrem de simplu. Cum arată schema unei locomotive cu abur se vede în fotografia postată în articol.

Un cazan cu abur arde combustibilul, care încălzește apa. Apa este transformată în abur și, pe măsură ce se încălzește, presiunea aburului în sistem crește. Când atinge o valoare mare, este introdus în cilindrul în care se află pistoanele.

Datorită presiunii asupra pistoanelor, axa se rotește și roțile sunt puse în mișcare. Excesul de abur este eliberat în atmosferă printr-o supapă de siguranță specială. Apropo, rolul acestuia din urmă este extrem de important, deoarece fără el cazanul ar fi fost rupt din interior. Așa arată structura cazanului unei locomotive cu abur.

Avantaje

Ca și alte tipuri, au anumite avantaje și dezavantaje. Avantajele sunt următoarele:

1. Simplitatea designului. Datorită designului simplu al motorului cu abur al locomotivei și al cazanului acestuia, nu a fost dificil să se stabilească producția la fabricile de inginerie și metalurgie.
2. Fiabilitate în funcționare. Simplitatea menționată a designului asigură o fiabilitate ridicată a întregului sistem. Practic nu există nimic de spart, motiv pentru care locomotivele cu abur funcționează timp de 100 de ani sau mai mult.
3. Tracțiune puternică la pornire.
4. Posibilitate de utilizare tipuri diferite combustibil.

Anterior, exista un astfel de lucru ca „omnivor”. A fost aplicat la locomotivele cu abur și a determinat posibilitatea de a folosi lemn, turbă, cărbune și păcură ca combustibil pentru această mașină. Uneori, locomotivele erau încălzite cu deșeuri industriale: diverse rumeguș, coji de cereale, așchii de lemn, cereale defecte și lubrifianți uzați.

Desigur, capacitățile de tracțiune ale mașinii au fost reduse, dar în orice caz acest lucru a permis economii semnificative, deoarece cărbunele clasic este mai scump.

Defecte

Au existat și câteva dezavantaje:

1. Eficiență scăzută. Chiar și la cele mai avansate locomotive cu abur, eficiența a fost de 5-9%. Acest lucru este logic, având în vedere randamentul scăzut al motorului cu abur în sine (aproximativ 20%). Combustie ineficientă a combustibilului, pierderi mari de căldură în timpul transferului căldurii aburului de la cazan la cilindri.
2. Nevoia de rezerve uriașe de combustibil și apă. Această problemă a devenit deosebit de relevantă atunci când se operează mașini în zone aride (în deșerturi, de exemplu), unde este dificil să se obțină apă. Desigur, puțin mai târziu au venit cu locomotive cu abur cu condensare a aburului de evacuare, dar acest lucru nu a rezolvat complet problema, ci doar a simplificat-o.
3. Pericol de incendiu cauzat de focul deschis al combustibilului care arde. Acest dezavantaj nu este prezent la locomotivele cu abur neîncedate, dar raza de acțiune a acestora este limitată.
4. Fumul și funinginea eliberate în atmosferă. Această problemă devine gravă atunci când locomotivele cu abur se deplasează în zonele populate.
5. Condiții dificile pentru echipa care întreține vehiculul.
6. Intensitatea manoperei la reparații. Dacă ceva se defectează într-un cazan cu abur, reparațiile durează mult și necesită investiții.

În ciuda deficiențelor lor, locomotivele cu abur erau foarte apreciate, deoarece utilizarea lor a ridicat semnificativ nivelul industriei în tari diferite. Desigur, astăzi utilizarea unor astfel de mașini nu este relevantă, din cauza prezenței unor motoare cu ardere internă și motoare electrice mai moderne. Cu toate acestea, locomotivele cu abur au fost cele care au pus bazele pentru crearea transportului feroviar.

In cele din urma

Acum cunoașteți structura unui motor de locomotivă cu abur, caracteristicile sale, avantajele și dezavantajele funcționării. Apropo, astăzi aceste mașini sunt încă folosite pe căile ferate ale țărilor subdezvoltate (de exemplu, Cuba). Până în 1996, au fost folosite și în India. În țările europene, SUA și Rusia, acest tip de transport există doar sub formă de monumente și exponate muzeale.

Caut de mult acest articol (în copilărie, din păcate, am distrus mica arhivă a „Tehnicilor tinereții”). Stilul de scris, desigur, este în cele mai bune tradiții ale romantismului tehnocrat sovietic :-), iar autorul este un susținător înflăcărat al tracțiunii cu abur, dar ideea este totuși interesantă.

LOGO STEAM AL SECOLULUI XXI?

„O, ce imagine minunată când o locomotivă cu abur se repezi de-a lungul șinelor!” Acum puțini oameni își amintesc acest cântec sau „poza minunată” în sine.Dar s-a întâmplat! Învăluite în nori de fum, strigând respectabil la treceri, locomotivele transportau trenuri grele de-a lungul autostrăzilor.

În perioada lor de glorie, locomotivele cu abur erau considerate pe bună dreptate capodopere ale ingineriei avansate. Cu toate acestea, după mai bine de un secol de dezvoltare, au făcut loc locomotivelor cu tracțiune electrică și locomotivelor diesel. În urmă cu 30 de ani, producția de motoare cu abur a fost întreruptă, iar în curând acestea au dispărut la fel ca dinozaurii sau mamuții. Doar câteva exemplare de muzeu mărturisesc fosta măreție a tracțiunii cu abur.

De ce erau răi?

Când critică orice mașină, ei subliniază de obicei că are eficiența unei locomotive cu abur. Cum era el? Monografia „Locomotive cu abur” (1949), editată de academicianul S.P. Syromyatnikov, arată valoarea de 8,2% realizată în locomotiva experimentală a Uzinei de locomotive cu abur Kolomna.

Eficiența locomotivelor în serie nu a depășit 7,8%.Aceasta înseamnă că mai puțin de o zecime din energia cărbunelui ars a fost folosită pentru muncă utilă, restul, la propriu și la figurat, se duce la scurgere. Locomotiva are și dezavantaje asociate cu funcționarea. Să ne amintim doar procedura dificilă de îndepărtare a calcarului dintr-un cazan. Oricine a suferit prin curățarea ceainicului manual va înțelege ce a fost nevoie. Și totuși interesul față de acești dinozauri ai evoluției tehnice s-a trezit din nou.

Ce avantaje necunoscute până acum au descoperit experții în ele? Poate că în curând vom vedea locomotive cu abur alergând de-a lungul șinelor? Să încercăm să ne dăm seama.

Ceea ce înainte era considerat un dezavantaj - încălzirea cu cărbune - s-a transformat într-un avantaj. Locomotiva cu abur a fost amintită la Politehnica din Harkov tocmai pentru că funcționează pe cărbune. În bazinul unic Kansk-Achinsk, cel mai ieftin, metoda deschisa puteți extrage mult din acest combustibil, dar are un nivel destul de scăzut valoare calorica, iar transportul ulterioar al acestuia la locul de consum este neprofitabil.Aici se poate dovedi recomandabilă utilizarea locomotivelor cu abur. Prin consumul de cărbune local de calitate scăzută, aceștia pot crește eficiența transportului transiberian. Chiar și astfel de cărbuni ard frumos în cuptorul unei locomotive cu abur. Mai mult, atunci când este ars praf de carbune Completitudinea arderii combustibilului crește la aproape 95%. Numai acest lucru poate reduce semnificativ pierderi de căldură cazan De-a lungul anilor, această metodă a fost îmbunătățită pentru centralele electrice. Utilizarea sa este destul de posibilă pe o locomotivă cu abur.

Deci, într-un cuptor cu cărbune pulverizat, energia combustibilului este aproape complet convertită în căldură. Acum trebuie să fie „pompat” în abur. Cum să faci asta cel mai eficient? Și din nou, nu este nevoie să inventați nimic, deoarece cazanele cu tuburi de apă funcționează perfect la aceleași centrale electrice. Designul lor este conceput pentru presiune înaltă - acest lucru contribuie, de asemenea, la creșterea eficienței generale a locomotivei. Supraîncălzirea cu abur, încălzirea apei și a aerului măresc eficiența cu aproximativ o treime.Motorul cu abur în sine are și rezerve. Puteți mări perioada dintre detartrarea cazanului utilizând tratarea magnetică a apei.

După cum puteți vedea, locomotiva actualizată are rezerve. Ele au fost folosite de angajații și studenții Institutului Politehnic din Harkov la dezvoltarea de noi locomotive cu abur. Proiectele au demonstrat în mod convingător că este posibil să se creeze locomotive cu abur cu o eficiență de două ori chiar de trei ori mai mare decât în ​​trecut.

Nici o îndoială starea curenta industria vă permite să creați aproape orice locomotivă, de exemplu, conform unuia dintre proiectele KhPI. Dar calea de la o mașină experimentală la producția sa în masă nu este nici rapidă, nici apropiată. Și cel mai important, trebuie să fie achitat.

Acum depinde de economie. O locomotivă cu abur nu este, desigur, o alternativă la alte tipuri de locomotive. Dar, cine știe, poate că își va găsi un loc de muncă la căile ferate ale secolului XXI.

CE POATE FI EL?

Locomotiva este o locomotivă cu trei secțiuni proiectată la KhPI.Are 4 cărucioare cu patru axe, iar pe secțiunile exterioare există și un cărucior cu două osii.Prin urmare, formula axială pare destul de complicată: 2-4-0+(0-4-0+0-4-0)+0-4-2 (în paranteze este partea formulei aferentă secțiunii din mijloc). Simetria sa ilustrează adaptabilitatea egală a locomotivei la deplasarea înainte și înapoi.

Buncărul de licitație conține 60 de tone de praf de cărbune special preparat. Prin 12 uși, fiecare având un antrenare individuală, intră în transportorul cu șurub. Pentru a preveni înghețarea și înghețarea cărbunelui pe pereți, radiatoarele de încălzire sunt amplasate de-a lungul întregii suprafețe exterioare a buncărului. Pe vreme rece, ventilatorul va pompa gazele de evacuare fierbinți în el. Controlul alimentării cu combustibil - selectarea gradului și a duratei de deschidere a ușilor buncărului, selectarea vitezei de rotație a melcului - va fi, desigur, automat. Combustibilul este pulverizat prin duze în camera de ardere. Aerul pentru aceasta este pompat de un ventilator centrifugal. Acesta conduce fluxul prin cutii speciale care circulă în jurul cazanului de abur. Aer încălzit sub presiune de 0,3 atm sufla în cărbune. Amestecul, care arde la o temperatură de aproximativ 1500 o C, degajă căldură tuburilor cazanului cu tub de apă, apoi supraîncălzitorului și în final boilerului. Gazele, răcite la 200 o C, după ce au fost în prealabil curățate de cenușă, sunt eliberate prin coș în atmosferă.Pentru curățare, apa este injectată în fluxul de gaz. Cenușa reținută, care se acumulează în buncărul de zgură, este, de asemenea, spălată cu apă. Potrivit estimărilor preliminare, este posibil să se capteze până la 95% din zgura asemănătoare prafului care formează fumul tradițional. Așa-numita îndepărtare umedă a zgurii asigură longevitatea focarului. Dar, cel mai important, face locomotiva mai curată din punct de vedere al mediului.

În cazan, apa, încălzindu-se, se ridică prin tuburi și se transformă în abur. Sub o presiune de 32 atm, este alimentat motoarelor cu abur prin 16 seturi de supape controlate electric.Când șoferul deschide regulatorul, acesta direcționează aburul fie către 1, 2, 3,... și în final către toate cele 8 bănci de cilindri. Astfel, locomotiva are 8 trepte de control al tracțiunii. Așa-numitul abur zdrobit de la mașină merge în partea superioară a condensatorului de abur, unde este răcit forțat cu aer atmosferic. Din rezervor, apa regenerată este pompată printr-un încălzitor în partea inferioară a cazanului.

Locomotiva este alimentată cu energie electrică de 2 generatoare de curent continuu, unul alimentat de o turbină cu abur, celălalt - numai în timpul deplasării de către căruciorul de rulare a secțiunii condensator-abur. Conform calculelor, puterea mașinilor sale este de 8000 CP. s., iar randamentul poate fi crescut la 20-21%.În plus, datorită greutății mari de aderență, locomotiva dezvoltă o tracțiune de 65 mii kg.

CE SE ÎNTÂMPLĂ ÎN STRĂINATE?

PARAMETRII LOCOMOTIVELOR ÎNCĂLZITE CU CARBUNE

Specialiștii americani proiectează și locomotive cu abur. Au fost îndemnați să facă acest lucru de criza combustibilului din anii 70. Locomotiva este în prezent în curs de testare AS 3000. Este dotat cu boiler cu tub de foc, supraîncălzitor cu abur, boiler de apă și aer. Presiunea aburului din cazan ajunge la 17 atm, iar temperatura aburului supraîncălzit este de 430 o C.Potrivit acestor indicatori, motorul cu abur diferă puțin de predecesorii săi acum treizeci de ani. Și totuși, în teste, eficiența sa a fost de aproximativ 18%.

Cea mai interesantă caracteristică nouă a locomotivei este focarul creat de argentinianul D. Porta. Procesul de ardere în el are loc în două etape. În primul rând, cărbunele este ars incomplet, ceea ce produce un gaz inflamabil cu suficient temperatura ridicata. Această parte a focarului seamănă cu un generator de gaz în principiul său de funcționare. Căldura degajată în timpul arderii incomplete a cărbunelui încălzește cazanul. Gazul inflamabil este apoi purificat prin trecerea prin apă atomizată și amestecat cu aer. Amestecul de lucru arde în canalele de gaz ale cazanului cu tub de foc. O mică turbină cu abur aspiră produsele de ardere, le conduce printr-un separator cu mai multe secțiuni (ciclon), curățându-le de cenușa reziduală. Deci, în loc de nor negru, există doar o ușoară ceață care plutește deasupra locomotivei.

Sistemul închis de circulație a apei și aburului permite funcționarea locomotivei fără spălarea cazanului timp de un an întreg.Să ne amintim că vechile locomotive cu abur necesitau această operațiune destul de complexă la fiecare 40-60 de zile.

În ACE 3000 are și ceva nou în spiritul vremurilor - un computer de bord. Un computer de locomotivă este similar în sarcinile sale cu un pilot automat dintr-un avion. Ea poate controla și locomotiva, deși numai după ce trenul a accelerat. Calculatorul controlează procesul de ardere a combustibilului, monitorizează aderența roților la șine și îndeplinește alte funcții, nu numai pe locomotiva cu abur în sine, ci și, de exemplu, pe locomotivele diesel care lucrează împreună cu AS 3000 dublă tracțiune.Desigur, locomotivele diesel în acest caz trebuie să fie echipate cu calculatoare similare.

Este interesant că, după ce au studiat aproximativ 30 de motoare primare și modificările acestora pentru locomotive, experții americani le-au clasat în funcție de costul operațiunii anuale. Motorul cu abur a fost al treilea pe această listă, ușor inferior ca profitabilitate turbina de gaz si motorulStirling. Diesel, apropo, era doar pe locul 14. Adevărat, această clasificare depinde foarte mult de prețul petrolului, care fluctuează foarte mult, dar este totuși orientativ.

Experții consideră că deocamdată locomotiva necesită un studiu mai aprofundat. Numai operarea cu trenul a unui prototip, sau mai bine zis a mai multor mașini, în condiții reale pe una dintre cele mai mari căi ferate va dezvălui toate proprietățile pozitive și negative ale unui motor cu abur de nouă generație.

Oleg KURIKHIN, candidat la științe tehnice

Revista „Tehnologie pentru tineret”, 01-1987 (ortografie și sintaxă păstrate)

Locomotivă- o locomotivă care se deplasează independent (autonom) de-a lungul unei căi ferate și are o centrală electrică cu abur.

Lanțul energetic al centralei electrice cu abur a unei locomotive cu abur include un cazan cu abur - un generator de căldură (generator de abur) și un motor cu abur cu piston ca motor termic, care, folosind un mecanism de manivelă, rotește roțile motoare (perechi de roți). Într-un cazan cu abur, au loc trei etape succesive de conversie a energiei: în cuptorul cazanului cu abur, procesul de ardere a combustibilului și transformarea energiei sale chimice interne în energie termică, purtătorul căreia sunt produsele de ardere - gazele de ardere; în cazanul de abur propriu-zis, procesul de schimb de căldură se realizează între produsele de ardere a combustibilului și apă pentru a aduce apa la fierbere și a forma abur saturat; în supraîncălzitor, temperatura și conținutul de căldură al aburului cresc (tot din cauza schimbului de căldură cu produsele arderii combustibilului).

Cazanul de abur este alimentat cu apă din rezervorul de apă situat pe tenderul locomotivei de către o pompă de apă de injecție utilizând o parte din energia aburului comprimat pentru nevoile proprii ale locomotivei.

Referință istorică

Ideea de creație vehicul, care se deplasează independent de-a lungul căilor ferate, aparține inventatorului englez R. Trevithick, care în 1803 a pus pe șine un cărucior condus de abur generat de la un cazan de abur așezat pe el.

Designul primei locomotive cu abur a predeterminat forma și direcția de dezvoltare a viitoarelor locomotive, care timp de multe decenii au folosit un cazan amplasat orizontal care genera abur. presiune ridicata, eliberând abur pentru a crește tirajul în coș etc.

Cu toate acestea, din cauza greutății sale mari (aproximativ 6 tone), locomotiva a distrus șinele din fontă. A doua locomotivă a picat și ea testele, dar condițiile prealabile pentru îmbunătățirea locomotivei au fost create și dezvoltate în lucrările altor inventatori.

Locomotiva cu abur a lui J. Stephenson „Rocket” (Marea Britanie, 1829)

În anii 1810-1820, au fost create mai multe modele de locomotive cu abur pentru a fi utilizate în mine și mine: în 1811, mecanicul englez M. Murray a construit o locomotivă cu abur cu roți dințate care s-a îmbinat cu o a treia roată situată între șine; în 1812, inventatorul englez W. Brenton a creat o locomotivă „mergătoare”, împinsă de pe șină prin pârghii; în 1813, inginerul W. Hedley a instalat un motor dublu cu abur pe un vagon (locomotiva este cunoscută sub numele de „Puffing Billy”). În 1814, locomotiva cu abur Blucher, care nu se distingea prin designul său original, a fost construită de J. Stephenson. Inventatorul a adus o serie de îmbunătățiri în proiectarea celei de-a doua locomotive cu abur, „Experiment”: a folosit un motor cu abur cu doi cilindri, roți duble cu bare de legătură exterioare și a folosit evacuarea aburului printr-un coș pentru a îmbunătăți tracțiunea printr-un dispozitiv special. - un con, care a devenit ulterior o parte indispensabilă a oricărei locomotive cu abur.

În 1819, cinci locomotive cu abur au fost construite pentru a fi folosite în mine; apoi în 1823 - pentru linia de cale ferată Stockton - Darlington, a cărei construcție a supravegheat-o Stephenson. În 1825, o locomotivă cu abur numită „Lokomoshen” nr. 1 a transportat un tren de-a lungul drumului în ziua deschiderii sale. Cu toate acestea, în ciuda utilizării tracțiunii conice și a altor îmbunătățiri, locomotiva nu a putut să se dezvolte de mare viteză din cauza puterii reduse a cazanului de abur.

În 1829, Stephenson a construit locomotiva cu abur Rocket folosind ideea unui cazan cu mai multe tuburi. În 25 de conducte nu a circulat apă, ca la modelele anterioare, ci gaze fierbinți, adică s-a folosit pentru prima dată un cazan cu tub de foc. Această inovație a permis locomotivei să-și mărească semnificativ viteza. Într-o competiție unică, cunoscută sub numele de Rainhill Battle of the Engines, condusă de calea ferata Liverpool - Manchester la 1 octombrie 1829, a arătat o viteză medie record de 22 km/h pentru acea vreme.

Locomotiva cu abur Cherepanov (Rusia, 1834)

După îmbunătățirea conului, viteza locomotivelor cu abur a fost mărită la 38 km/h. Această victorie a dovedit fezabilitatea utilizării tracțiunii cu abur pe căile ferate. transport feroviarși a determinat dezvoltarea lui ulterioară. Prima locomotivă cu abur din Rusia a fost construită în 1834 de către M. E. Cherepanov (1803-1849) sub conducerea și cu participarea tatălui său E. A. Cherepanov (1774-1842) la uzina Vyisky. Mașina a fost numită „abur de uscat”, „barcă cu aburi”, „căruță cu abur”. Cuvântul „locomotivă cu abur” a apărut pentru prima dată în ziarul „Northern Bee” din Sankt Petersburg în 1836. Ulterior, termenii „locomotivă cu abur” și „locomotivă” au devenit sinonimi.

Locomotiva a fost testată pe o porțiune experimentală a unui drum din fontă cu o lungime de 853,5 m, amenajată special de la uzina Vyisky. Locomotiva a putut transporta un tren cu o greutate de până la 3,3 tone cu o viteză de 13-16 km/h. Potrivit profesorului V.S. Virginsky, roțile din spate (motoare) ale locomotivei aveau un diametru mai mare, iar roțile din față (roțile de rulare) aveau un diametru mai mic. (Un model al locomotivei cu abur a soților Cherepanov, care are aceleași dimensiuni de roți, se află în Muzeul Central al Transporturilor Feroviare din Sankt Petersburg.)

În martie 1835, soții Cherepanov au construit o a doua locomotivă, mai puternică. Cu toate acestea, Cherepanov și inginerul minier F.I. Shvetsov, care la începutul anilor 1830 au propus să pună șinele ferate la uzină, nu au reușit să convingă administrația uzinei de avantajele tracțiunii cu abur și de primele locomotive rusești cu abur. aplicație practică nu a fost găsit.

Cu toate acestea, locomotiva cu abur rămâne una dintre creațiile tehnice unice ale omenirii, care a domnit suprem în transportul feroviar timp de mai bine de 130 de ani.

În multe țări, monumentele locomotivelor cu abur sunt păstrate; trenurile retro cu tracțiune cu abur sunt populare. O parte a parcului de locomotive este în rezervă; dacă este necesar, funcționalitatea locomotivelor poate fi restabilită.

Galerie

Locomotiva tanc-abur industriala tip 0-2-0, scara 1:10. Proiectat și construit pentru lucrări de manevră în cuptoare metalurgice mari întreprinderile industriale. În anii 1930, astfel de locomotive au fost construite la fabricile Nevsky, Murom și Sormovsky. Exponat CMZHT



Prima locomotivă cu abur rusă, construită de mecanicii Cherepanovs în 1833-1834 la Nijni Tagil. Această locomotivă cu abur conducea trenuri cu minereu cântărind până la trei tone de-a lungul drumului fabricii cu viteze de până la șaisprezece kilometri pe oră. Un model la scară 1:2 a fost, de asemenea, realizat de către Cherepanov în 1839. Exponat CMZHT



O locomotivă cu abur cu picioare Brenton, 1813. Această locomotivă avea un cilindru orizontal, a cărui tijă de piston era conectată la „picioare” echipate cu un „picior” sub forma unui suport. Când pistonul motorului cu abur s-a deplasat, „piciorul” s-a sprijinit pe sol, forțând locomotiva să avanseze pe lungimea cursei pistonului. În acest fel, s-a atins o viteză de aproximativ cinci kilometri pe oră. Exponat CMZHT