На чем ездит паровоз топливо

На каком топливе ездят поезда?

Поскольку речь в заголовке идёт о топливе для поездов, а под этот термин, согласно толкового словаря Владимира Даля изначально попали и повозки, запряжённые лошадьми, и следовавшие друг за другом, в частности при свадебной церемонии, представляя собой единый «свадебный поезд». Значение последнего слова происходит от русского слова поездка. В этом случае, топливом для лошадей служил овёс.

Когда гужевой транспорт утратил своё значение, как транспорта междугороднего сообщения и остался только в качестве транспортной единицы в городской черте, то значение слова «поездной состав» люди стали применять уже только к железной дороге.

В дальнейшем значение слова многократно изменялось и дополнялось новыми техническими терминами, включая в определение наличие опознавательных и световых сигналов, перечисляя технические средства, оговаривая условия, которые могли попадать под данное значение.

В последующем времени появились исключения, которые не могли считаться и называться «поездом», начиная с автомобильного транспорта.

Наступление паровозной эры к нам пришло в девятнадцатом столетии и безраздельно «царствовали» на железных дорогах мира до середины двадцатого века, пока не появились в массовом масштабе первые тепловозные локомотивы, а затем и электровозы.

Исходя из названия первых машин паровозов на железной дороге, то работу их двигателя обеспечивал пар, а для его производства было необходимо топливо, и это был знаменитый уголь. Несколько позже, в районах, где шла добыча нефти, использовали для паровозных локомотивов тяжёлое мазутное топливо. Но всё же в масштабе нашей России, на территории Европейских стран и на Американском континенте изначально топливом для паровоза служил только уголь. В лихую годину р6еволюционных дней, а также в период Гражданской войны, в паровозных топках сжигали древесину или торф, иногда в качестве уже совсем экзотического топлива использовалась сушёная рыба. На паровозном локомотиве в качестве хранения угольного топлива служил тендер. В таком вагоне хранились и запасы воды. На локомотивах, у которых отсутствовал подобный тендер, всё своё угольное топливо и воду хранилось на самом паровозе. По этой причине, такая модификация локомотива получила название «паровозного танка».

Твёрдое топливо сгорало в котловой топке. Для обеспечения его сгорания использовалась колосниковая решётка. Отходы в качестве шлака и золы собирались, в так называемом, зольнике, предварительно проходя через сито специальной решётки.

С помощью большого количества жаровых и дымогарных труб происходил теплообмен и осуществлялся нагрев воды в котле, образуя тот самым пар, который направлялся непосредственно в паровую машину, что обеспечить движение локомотива, активизируя кривошипно-шатунный механизм, что в итоге трансформировалось во вращательное движение паровозных колёс.

Следует отметить что инженеры-создатели паровозного чуда шли весьма сложным путём, изобретая свою машину. Изначально, они больше полагались на свою интуицию, чем на конкретные расчёты.

Техника, которая совершенствовалась, могла долго служить людям. В этом случае, инженеры находились на правильном пути, будучи в постоянном творческом и техническом поиске, в том числе и новых видов топлива. Для этих целей, энтузиасты предлагали научится правильно сжигать угольную пыль, что в значительной степени могло увеличить коэффициент полезного топлива используемого древесного угля. При этом топочные объёмы могли не увеличиваться. Но все эти предложения, были лишь теоретическими выкладками, не имея под собой твёрдой практической почвы. В итоге, угольная пыль не стала служить в качестве топлива, поскольку изобретатели так и не добились эксплуатационной надёжности пылеугольных единиц паровозных локомотивов. Обуздать процесс сгорания угольной массы, в том числе и угольной пыли, именно, при высоких температурах в полной мере не удалось. Поэтому от этой разновидности топлива отказались.

После этого началась эра поиска и создания дополнительного оборудования для повышения эффективности используемого угольного топлива. Так появились первые стокеры «Дуплексы», которые обеспечили двухстороннюю подачу твёрдого топлива в топочное жерло. В ССР аналогичное было установлено на паровозных модификациях «ИС» и «ФД».

Американские изобретатели предложили паровозникам, так называемые, механические устройства: «пушеры», которые успешно производили разрыхление смёрзшегося угля непосредственно в тендере. В итоге, уже разрыхлённое топливо посредством транспортёра, подавалось непосредственно на стокер.

В двадцатом веке появились транспортные единицы в виде тепловозов, на которых применялось уже дизельное топливо для силовых установок. Это мог быть непосредственно дизельный двигатель или устанавливалась газовая турбина. Правда, поездной состав вагонов продолжал ещё долгое время отапливаться угольком.

Затем появились первые электровозы, который изначально потребляли в качестве топлива

Электрическую энергию постоянного тока. В последующем, постепенно стали переходить на использование уже переменного тока. Данная разновидность транспортных единиц зарекомендовала себя, как экологически чистый транспорт. Выброс вредных веществ значительно сократился.

Источник

Как устроен и работает паровоз. Часть 1

Опубликовано 26.06.2020 · Обновлено 04.02.2021

Коснемся прародителя всей славной семьи локомотивов – Паровоза. Итак, если вы думаете, что этот экземпляр уже далеко в прошлом, то вы ошибаетесь.

В настоящее время паровозы еще активно работают на многих железных дорогах мира, даже в таких передовых странах, как США, Китай, Канада. Встречаются они и у нас во главе ретро-поездов. Много паровозов стоит и на базах запаса в законсервированном состоянии на случай непредвиденных обстоятельств.

паровоз

Устройство паровоза

Паровоз – это мобильный локомотив, приводимый в движение силой пара. А где же его берут? Пар образуется в паровом котле, а для этого в котел подается вода, разогреваемая огнем, горящим внизу в топке. Это основа паровоза. Котел имеет в своем составе топку, в верхней части которой греется вода, дымогарные трубы, жаровые трубы, сухопарники, дымовую коробку.

Котел опирается на экипажную часть. Пар, получаемый в котле направляется по паропроводам в паровую машину. Паровая машина через кривошипно-шатунный механизм соединена с ведущими колесами, закрепленными на оси. Ведущие колеса, через кривошип, соединены с паровой машиной главным дышлом, а остальные колеса соединяются с ведущими колесами системой прицепных дышел, чтобы также участвовать в тяге.

Управление паровозом осуществляется из будки машиниста. Для хранения запасов угля и воды к паровозу прицеплен тендер.

Итак, уголь поступил в топку из тендера (на ранних моделях уголь закидывался в топку вручную, помощником машиниста, кочегар отвечал за тендер и подачу угля к лотку, откуда помощник брал его лопатой). На более поздних конструкциях устанавливались автоматические углеподатчики (стокеры), вал которых приводился в движение силой пара. Уголь хорошо горит, вода, поступившая из тендера, путем перекачки инжекторами, закипела, что дальше?

Чтобы пар с полной силой двигал поршни паровой машины он должен быть перегретым, т.е., вода должна закипеть не при 100 градусах Цельсия, как обычно, а при 200 и даже более. Это достигается путем создания в котле избыточного давления. Топка обмуровывается огнестойким кирпичом, уголь подается на колосниковую решетку, на которой и происходит горение.

Непосредственно топка (огневая коробка) имеет стальной кожух, тем самым между топкой и кожухом есть пространство, заполненное водой, где она и греется. Топка с кожухом соединены посредством стальных стержней – топочных связей по всему своему периметру. Конструкция топки опирается на раму паровоза. Все продукты сгорания уходят через дымогарные трубы в дымовую коробку, а оттуда через трубу в атмосферу.

Для перегревания пара существуют трубы жаровые, они также находятся в котле, но дополнительно подогревают пар, эти устройства называются пароперегревателями. Топка работает в очень тяжелом режиме: температура сгорания топлива может составлять до 1600 градусов, вода закипает при температуре 200 и более градусов, давление пара достигает десятков атмосфер.

Топка паровоза — ШУРОВОЧНОЕ отверстие

В топке имеется шуровочное отверстие, через которое происходит загрузка угля и контроль за состоянием горения топлива и внутренних узлов топки. Данное отверстие закрыто створками, которые открываются вручную посредством рычага и автоматически (силой пара или воздуха). Пар из котла поступает в сухопарники (эти устройства можно видеть на крыше котла, в виде таких больших, как бы сказать, кастрюль). В сухопарниках пар оставляет излишнюю влагу, а оттуда по паропроводам поступает в цилиндры паровой машины, к ее поршням, через цилиндр золотников.

Паровая машина

Паровая машина имеет цилиндры силовых поршней и над ними расположены цилиндры поменьше – для золотников. Из цилиндров золотниковых, пар, через два канала, поступает в цилиндр главного поршня, с одного или другого торца, двигая тем самым поршень, в ту или другую стороны.

» data-medium-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/06/dvizhenie24_ru_7000_1-300×199.jpg» data-large-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/06/dvizhenie24_ru_7000_1.jpg» width=»1000″ height=»664″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/06/dvizhenie24_ru_7000_1.jpg» alt=»паровая машина в разрезе устройство | паровая машина в разрезе устройство | Движение24″class=»wp-image-13053″ data-srcset=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/06/dvizhenie24_ru_7000_1-300×199.jpg 300w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/06/dvizhenie24_ru_7000_1-768×510.jpg 768w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/06/dvizhenie24_ru_7000_1.jpg 1000w» data-sizes=»(max-width: 1000px) 100vw, 1000px» /title=»паровая машина в разрезе устройство | Движение24″ /> Паровая машина

А как это достигается?

Конечно, посредством расположенных в верхнем цилиндре золотников. Золотник представляет из себя два небольших поршня, расположенных на одном штоке, с обоих его сторон, скажем так, в виде гантели. Золотники передвигаются взад и вперед, перекрывая своим поршнем один канал для подачи пара и открывая другой, обеспечивая тем самым, возвратно-поступательные движения главного поршня. Как это происходит мы рассмотрим далее.

Поршень также располагается на штоке, один конец которого входит в зацепление с ведущим дышлом. Цилиндры паровой машины расположены с обоих сторон паровоза. Отработанный в цилиндрах пар выпускается через специальные клапаны, расположенные снизу с обоих концов цилиндра в атмосферу.

Движение паровоза

Теперь нам остается подать пар в цилиндры и ехать. Но ехать еще рано. Необходимо выбрать направление движения нашего паровоза, так сказать, отреверсировать. Как это достигается?

Мы уже коснулись такого понятия, как, кривошипно-шатунный механизм, так вот, все это его работа. Для изменения направления движения паровоза включается в работу кулисный механизм с сервомотором. Сервомотор представляет из себя обычный цилиндр, в нем находится поршень со штоком. Сервомотор переводится силой сжатого воздуха или силой пара, располагается, как правило, с правой стороны над экипажной частью. Управляет им машинист, посредством рычага реверса. Шток сервомотора соединен с верхней частью кулисы, согнутой в виде полумесяца деталью, с прорезью.

Сама кулиса закрепляется посредине к раме паровоза. В этой прорези находится устройство, называемое, кулисный камень. Кулисный камень передвигается в пазах кулисы, он соединен тягой со штоком золотников. Нижняя часть кулисы тягой соединяется с кривошипом главного ведущего колеса, на котором расположен эксцентрик. Таким образом шток сервомотора разворачивает кулису, в ней, вверх или вниз, перемещается кулисный камень, который своей тягой переводит золотники в одно из положений, необходимое для движения в ту или другую сторону, открывая тем самым нужный паропроводный канал над одной из сторон главного поршня. Другой тягой, расположенной в нижней части кулисы, переводится кривошип с эксцентриком, в сторону нужного направления движения.

Но это еще не все функции кулисного механизма, он очень важен, далее мы рассмотрим еще одну главную его функцию.

Ну теперь-то можно ехать? Попробуем. На торце котла, со стороны машиниста расположен регулятор, именно им регулируется подача пара в цилиндры. Это рычаг с рукояткой, имеющей фиксатор, расположенный на зубчатом секторе. Верхняя его часть тягой соединена со специальной заслонкой, расположенной в сухопарнике, которая регулирует величину подачи пара. Итак, паровоз отреверсирован, пар у нас есть, все, можно ехать.

Машинист переводит регулятор в первое положение, заслонка в сухопарнике открывается и пар пошел в цилиндры, через золотники, к главным поршням. Паровоз двинулся в нужную нам сторону.

Так вот, теперь уже кривошип главного колеса, вращаясь передвигает нижнюю часть кулисы, а эта нижняя часть, как нам уже известно, соединена со штоком золотников, посредством кулисного камня с тягой. Система парораспределения работает, золотники, соединенные тягой с кривошипом, двигаются взад и вперед, подавая пар то в один, то в другой канал цилиндра главного поршня, он перемещается и посредством штока перемещает главное (ведущее) дышло.

Так паровоз и движется. Главные колеса соединены с другими прицепными дышлами, таким образом работают на движение все колеса паровоза. Необходимо отметить, что шток поршня соединяется с ведущим дышлом посредством специального механизма – крейцкопфа.

» data-medium-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/06/dvizhenie24_ru_7000_5-300×116.jpg» data-large-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/06/dvizhenie24_ru_7000_5.jpg» width=»1000″ height=»386″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/06/dvizhenie24_ru_7000_5.jpg» alt=»Крейцкопф | Крейцкопф | Движение24″class=»wp-image-13059″ data-srcset=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/06/dvizhenie24_ru_7000_5-300×116.jpg 300w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/06/dvizhenie24_ru_7000_5-768×296.jpg 768w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/06/dvizhenie24_ru_7000_5.jpg 1000w» data-sizes=»(max-width: 1000px) 100vw, 1000px» /title=»Крейцкопф | Движение24″ /> Крейцкопф

Крейцкопф (ползун) – это деталь вышеописанного кривошипно-шатунного механизма, который совершает по неподвижным направляющим возвратно-поступательное движение. Применение крейцкопфа позволяет разгрузить поршень со штоком от действия силы нагрузки, в этом случае ее действие переносится на крейцкопф. Дополнительно создается вторая рабочая полость в цилиндре под поршнем. Таким образом один конец ведущего дышла закреплен в крейцкопфе, а второй посажен на кривошип.

Все ведущие колеса паровоза исполняются для облегчения веса с вырезами в виде спиц или отверстий. Обязательно эти колеса имеют противовесы.

Как правило бандажи главных колес не имеют гребней (безгребневые), это сделано для улучшения прохождения (вписывания) паровозом кривых.

На верхней части цилиндров паровой машины установлены пресс-масленки, для смазывания трущихся частей кривошипно-шатунного механизма. Сжатый воздух, необходимый для работы автотормозов состава и нужд самого паровоза получается в паровоздушном насосе, типа тандем компаунд. Расположен данный насос, как правило, в передней части паровоза, в зависимости от конструкции паровоза. Из насоса сжатый воздух поступает в главные резервуары, расположенные под котлом паровоза. Перед троганием с места цилиндры паровоза продуваются паром, для удаления влаги, во избежание гидравлического удара.

Источник

masterok

Мастерок.жж.рф

Хочу все знать

Вот вроде бы и знаешь в общих чертах, как работает паровоз, но все же интересно узнать некоторые детали.

Отправление паровоза серии Л «Лебедянка» в пробной обкатке в марте 2018г., станция Осташков, Бологое-Полоцкая линия ОКТ ж.д. Фото: Алексей Алексеев

«Под поезд подъехал — бушует котел, помощник всё в топке шурует»

Паровоз состоит из трёх основных частей: котла, паровой машины и экипажной части.

Наглядная модель в разрезе устройства паровоза серии Э в Музее российских железных дорог в С.Петербурге на Балтийском вокзале. Фото: Алексей Алексеев

Кроме того в состав паровоза включается тендер — специальная повозка, где хранятся запасы воды и топлива.

Тендер паровоза в разрезе, основной объём 2/3 хорошо видно это запас воды

Надпись о количестве запаса воды и угля на тендере паровоза серии Л «Лебедянка». Фото: Алексей Алексеев

Главное лицо на паровозе — это конечно же машинист, который находится как говорят локомотивщики за правым крылом. Отопление и смазку трущихся деталей паровоза осуществляет помощник машиниста. Его рабочее место за левым крылом паровоза. А вспомогательные работы выполняет кочегар, его зона ответственности это тендер паровоза, а основная задача это переброска угля уз глубин тендера к лотку ближе к будке.

«А как нам проехать то на Бологое?» «Да очень просто, езжай всё время прямо по железной дороге — рельсы выведут». Машинист и помощник в будке паровоза серии Л. Фото: Иван Шаповалов

Топливом для паровоза могут служить дрова, каменный уголь, мазут, нефть, торф, сланец, а также все мыслимые и немыслимые виды горючих материалов. Например старые пропитанные креозотом шпалы, доски, промасленная ветошь. После революции 1917 года в Гражданскую войну были известны случаи использования в качестве топлива для паровоза… сушёной воблы. В общем всё что способно создать жар и поднять давление пара в котле паровоза.

Паровозный котёл с нагромождением вентилей и манометрами, понятными только локомотивной бригаде паровоза серии Л «Лебедянка». Фото: Иван Шаповалов

Твёрдое топливо для паровоза закидывают в тендер при помощи грейферного крана на ж.д. ходу или автопогрузчиком в наши дни.

Загрузка угля в тендер тяжелого грузового паровоза серии ФД грейферным паровым краном ПК-6 на ж.д. ходу

Воду в тендер паровоза набирают в депо или на станциях из гидроколонок.

Набор воды под большим напором в тендер паровоза из гидроколонки

Твёрдое топливо (уголь) закидывают в топку лопатой или в ручную (дрова, торфяные брикеты).

На мощных тяжелых паровозах уголь подают с помощью механического устройства — углеподатчика (стокера).

«На таких монстрах, как ФД или ИС, у которых колосниковая решетка имеет площадь кухни стандартной квартиры в хрущевке, без стокера вообще ездить нельзя, хотя и были такие скареды среди машинистов, которые заставляли свою бригаду ехать не «на стокере», а «на лопате» ради того, чтобы таким образом сэкономить и подзаработать. Иные соглашались, но большинство после первой же поездки на «стокере Горбачева», отлежавшись, весьма охотно переходили на обычный механический стокер».А.Б. Вульфов из книги «Повседневная жизнь российских железных дорог»
Жидкое топливо (нефть, мазут) распыляется в топке форсунками.

Воду в котёл из тендера закачивают с помощью специального насоса — инжектора, который решает задачу подачу воды, используя энергию пара без каких-либо механических устройств.

Закачка воды в котел паровоза инжектором

В топке котла на колосниковой решётке сгорает топливо. Тепло (до 1700 градусов Цельсия) выделяемое в результате сгорания топлива, распространяется по дымогарным и жаровым трубам через слой воды называемым «зеркалом», находящейся в цилиндрической части котла паровоза. Вода, омывая трубы, при этом закипает. Образовавшийся пар скапливается в особом устройстве в виде колпака — сухопарнике.

Колосниковая решетка в топке паровоза. Жаровые и дымогарные трубы

Для загрузки твердого топлива в задней части котла имеется специальное шуровочное отверстие (или просто шуровка). На цилиндрической части котла (на фото справа) установлены жаровые и дымогарные трубы.

Шуровочное отверстие — «всепоглощающая пасть»

«До революции, в Гражданскую, а в прифронтовой полосе и в Великую Отечественную войну паровозы на многих линиях топили дровами. Двухметровыми! Потому у паровозов царской поры и шуровки круглые — под форму полена».А.Б. Вульфов из книги «Повседневная жизнь российских железных дорог»

Паровозный котёл с круглым шуровочным отверстием и распашной дверцей на дореволюционном паровозе серии Ов прозванным машинистами «Овечка». Фото с сайта цжд.рф

А вот потом стали делать паровозные «пасти» вытянутыми, полуовальными, для того чтобы удобно было лопату в них при броске угля располагать.

Бушующая адским огнём шуровка котла на паровозе серии Су с откатными на роликах дверцами. Фото: Алексей Алексеев

Заброс угля лопатой в шуровку

Для сбора золы и шлака под топкой установлен зольник. Регулирование подвода воздуха осуществляют с помощью открытия и закрытия сифона и поддувала.

Сверху, на цилиндрической части котла установлен установлен сухопарник, в котором размещён регуляторный клапан.

Жаровые и дымогарные трубы, а также сухопарник над ними

Когда машинист с помощью главного рычага (регулятора) открывает специальную заслонку, регулирующую выход пара — он устремляется из котла (сухопарника) в паровую машину.

Машинист открывает регулятор — главный орган управляющий тягой паровоза

Сухопарник и тяги идущие от регулятора на заслонку на паровозе серии Л «Лебедянка». Фото: Алексей Алексеев

Чтобы машинист мог менять направление движения и регулировать отсечку на паровозе помимо регулятора установлен ещё один важный орган управления — реверс. На мощных паровозах реверс оснащен пневматическим приводом.

Паровая машина состоит из: цилиндра, золотника, поршня и движущего механизма (сложной системы рычагов, называемых дышлами и тягами).

Эти рычаги, управляя золотником, обеспечивают парораспределение и перемену хода (вперед-назад), а также передают усилия от парового цилиндра на колёса — и паровоз перемещается по рельсам.

Цилиндры, поршень и золотник

Золотник дозирует количество пара, которое попадает в рабочую часть цилиндра и давит на поршень. Иными словами отсекает лишний пар.

Выход лишнего пара в момент отсечки на паровозе серии Л. Фото: Алексей Алексеев

Экипажная часть паровоза — это рама, рессоры и колеса. По ней определяют тип паровоза или так называемую колёсную формулу. Маленькие передние колёса, позволяющие паровозу лучше вписаться в кривую на скорости называются бегунковыми (бегунками).

Колёса на которые передается движущий момент от паровой машины, они же и перемещают паровоз — называются движущими.

Движущие колеса на паровозе серии Л «Лебедянка» с колёсной формулой 1-5-0 (одно бегунковое колёсо впереди, далее следом пять движущих колес и отсутствующие поддерживающие колёса). Фото: Алексей Алексеев

Под будкой паровоза и паровым котлом могут располагаться поддерживающие колёса.

Поддерживающие колёса на паровозе серии П36 «Генерал». Фото: Алексей Алексеев

Паровоз не оборудован кабиной, как многие ошибочно или по не знанию называют ей будку паровозной бригады, расположенную сзади за котлом паровоза.

В будке паровоза серии Л «Лебедянка», станция Осташков, Бологое-Полоцкая линия ОКТ ж.д. Фото: Иван Шаповалов

Источник

Как работает поезд

Поезда стали неотъемлемой частью нашей жизни. Мы уже не задумываемся о том, как они работают. Ушли в прошлое паровозы. Сейчас увидеть, как кочегар кидает в паровозную топку уголь, можно только в старых фильмах. На смену энергии парового котла пришла энергия дизельных и электродвигателей. Количество вагонов в составе стало намного больше. Длина грузовых поездов достигает полутора километров. Поезда могут перевозить грузы на огромные расстояния. почему поезд не сходит с рельсов, читайте здесь https://rasp.msk.ru/sovety/poezd/pochemu-poezd-ne-skhodit-s-relsov.

Как устроены современные локомотивы

Чтобы привести вагоны в движение нужен локомотив. Локомотив работает, используя электроэнергию, которую получает через токоприёмники от протянутых сверху проводов, или от мотора на дизельном топливе. Эта энергия вращает колёса локомотива, приводя его в движение. Он едет сам и тянет за собой десятки вагонов.

Дизельное топливо используется для вырабатывания электроэнергии генератором. Эта электроэнергия приводит в движение мотор, вращающий колёса. По способу получения энергии они называются:

Электровоз отличается большой мощностью. Может работать в любых климатических зонах, особенно это важно для регионов с холодным климатом.

Тепловоз полностью автономный. Даже в случае поломки, он может переключиться на запасную секцию и доехать до станции. В подобной ситуации на помощь электровозу вызывают тепловоз.

Источник