Паровози

Паровозы

Бурный зростання в промисловості й торгівлі наприкінці ХІХ століття спричинив у себе так само стрімкий розвиток всіх галузей залізничного транспорту. Виникла проблема збільшення провізній здібності залізниць, а із нею необхідність підвищення сили тяги, потужності і паливної економічності паровоза. Конструкція паровоза переважно сформувалася до 1900 р. і збереглася до останніх років його будівлі. Доцільність збільшення потужностей паровозів, особливо вантажних, диктувалася також комерційними соображениями.

К початку ХХ століття стала очевидною, що видатки перевезення вантажів зменшуються з збільшенням маси поїздів. Російський професор Ю. У. Ломоносов ще 1924 р. говорив, що особливо повчальний приклад американських доріг: вони джгут за годину майже ще більше вугілля, ніж наші, але де вони втричі сильніше i внаслідок, попри дорожнечу робочих рук і в Америці, собівартість тонно-километра перевезеного вантажу там значно нижчі від, ніж в нас.

Увеличение енергетичної потужності локомотива доцільне лише за наявності можливості перетворення його в зовнішню механічну роботу, затрачиваемую на пересування поїздів, т. е. в забезпеченні надійної реалізації високих значень сили тяги. Отже, назріла потреба зростання потужності паровозів неминуче вабила підвищення числа спарених (провідних) осей, навантаження на вісь чи те й інше разом. На початок ХХ століття панівним типом вантажних паровозів у Європі були трьохосьові машини з осьової формулою 0−3-0* (* прим: Осьова формула характеризує тип локомотива: перша цифра — число передніх підтримують осей; друга — число рушійних (сцепных); третя — число задніх підтримують осей.), і в Америці - паровози з чотирма сцепными осями 1−4-1 (типу «Мікадо »).

В 20-ті роки переважати типами вантажних паровозів країнах Європи стали паровози 1−4-0, 1−5-0 при навантаженнях на вісь 20 т, німецькі залізниці мали кілька танк-паровозов типу 1−5-1 з навантаженням на вісь 25 т для водіння важких вантажних поездов.

В Сполучені Штати Америки та Канади найбільше распространение отримали вантажні паровози з п’ятьма рухливими осями типів 1−5-0 (Декапод), 1−5-1 (Санта-Фе), 1−5-2 (Техас) з навантаженням на вісь приблизно 27 т; для доріг з більш потужним верхнім будовою було побудовано паровози з навантаженням на вісь до 35 т.

С подальшим збільшенням потужності вантажних паровозів у Європі Америці почали створюватися паровози із кількістю спарених осей у нас жорсткої рамі понад п’ять. Вперше паровоз з 6 спареними осями було побудовано 1912 р. Австрія; в 1918 р. для Вюртемберских залізниць побудували паровоз 1−6-0; в 1931 р. у Польщі створили паровоз 1−6-2 для гірських ділянок Болгарії, сила тяги цього паровоза 270 кН.

В 1926 р. для Тихоокеанской залізниці побудували трициліндровий шестиосный паровоз 2−6-1 до роботи у тих ділянках з крутими і затяжними підйомами. Цей паровоз мав силу тяги 438 кН при потужності 3490 кВт (4750 л. з.). Парк цих машин досяг 60 паровозов.

На залізницях Радянського Союзу аж до створення в 1931 р. потужного паровоза ФД парк вантажних паровозів перебував у основному з паровозів 0−5-0 серії Еге і паровозів 1−5-0 серії Є різних модифікацій з розрахунковою силою тяги 181−195 кН (18,1−19,5 тс) і осевыми навантаженнями 15,6−17,1 т. У 1934 р. було розпочато масовий випуск паровоза 1−6-0 серії ЗІ, створеного з урахуванням паровоза Ем, має розрахункову силу тяги 199 кН при навантаженні на вісь 17,5 т.

В 1931 р. Луганський паровозобудівний завод розпочав випуск вантажних паровозів серії ФД типу 1−5-1 з розрахунковою силою тяги 233 кН (3,3 тс). Це був потужний у Європі паровоз масового випуску на той час із розрахунковою потужністю 1910 кВт (2600 л. з.). Протягом обмеженого часу реалізувалися потужності до 2130 кВт (2900 л. с.).

В 1935 р. на Ворошиловградському заводі побудували досвідчений вантажний паровоз типу 2−7-2. Це єдиний паровоз світу з сім'ю спареними осями у нас жорсткої рамі. Його розрахункова сила тяги становила 280 кН (28,0 тс), развиваемая потужність — до 2940 кВт (4000 л. з.). Паровоз мало використали в потяговий роботі через руйнівних впливів такого складного екіпажу на верхнє будова пути.

В післявоєнний період паровозостроения у СРСР випустили два серійних типу вантажних паровозів з п’ятьма сцепными осями у нас жорсткої рамі з навантаженням на вісь 18 т: паровози 1−5-0 серії Л і 1−5-1 серії ЛВ з розрахунковою силою тяги відповідно 221,5 і 231,5 кН. Умови експлуатації й підвищити вимоги перевізної роботи дозволяли обходитися паровозами, мають трохи більше чотирьох-п'яти спарених осей у єдиній раме.

Рост вантажообігу залізниць, прокладка трас в гірських умовах зажадали створення паровозів з великою кількістю осей. Побоюючись високих бічних впливів рушійних осей на шлях при многоосных жорстких екіпажах, паровозна техніка пішла шляхом створення потужних многоосных паровозів при екіпажі сочлененного типу. Найбільшого поширення набув сочлененный паровоз типу «Маллет », вперше побудований 1894 р. Відомі також інші типи сочлененных паровозів, які отримали, проте, поширення через свою труднощі й високих ремонтних витрат: паровози Ферли, Гаратта, Гольве, Дю-Буске та інших. Паровоз типу «Маллет «мав, зазвичай, дві рами: задню, жорстко прикріплену до казана, і рухливу передню, сполучений з задньої з допомогою шкворня. Кожна рама розташовувалася на окремої групі спарених рушійних осей (від двох до п’яти), мали свою паровий машину. Найбільшого поширення набула такі паровози отримали на залізницях навіть Канади (вперше у 1904 р. на залізницях штатів Балтімор і Огайо).

Американские зчленовані паровози забезпечували реалізацію розрахункової сили тяги 660 кН (паровоз типу 1−5+5−1). У 1915;1916 рр. Сполучених Штатів Америки створили потрійний сочлененный вантажний паровоз (триплекс) «Маллет «з 12 сцепными осями типу 1−4+4+4−1 для залізниць Эри і Вергинской. Третя група провідних осей цього паровоза з машиною розташовувалася під тендером. Розрахункова сила тяги триплекса становила 72,6 кН. Для збільшення потужностей вантажних паровозів без зміни їх ж розмірів та істотного зростання навантаження на сцепные осі на американських паровозах застосовували допоміжний паровий двигун — бустер (паровози Лайма). Бустерний двигун, зазвичай, розташовувався задній (підтримує) візку паровоза і включався на дію періодично: при трогании і розгоні важкого поїзда, малих швидкості на підйомах.

У перші зчленовані вантажні паровози нормальної колії було побудовано Брянським і Путиловским заводами у проекті заводу Хеншеля в 1898—1899 рр. для Московско-Казанской залізниці. Паровози типу 0−3+3−0 отримали серію Q. Пізніше, в 1903 р., такі паровози були замовлені й у Сибірській залізниці. Сила тяги паровоза Q сягала 140 кН, що призводило розривів гвинтовій упряжі перших вагонів поїзда. У 1949 р. Коломенським паровозостроительным заводом їм. У. У. Куйбишева побудували досвідчений зразок сочлененного вантажного паровоза П-34 типу 1−3+3−1 із розрахунковою силою тяги 242 кН. Потужний паровоз П-34 з відносно невисокою осьової навантаженням призначався від використання на лініях, мають верхнє будова шляху, відповідне технічному рівню передвоєнних років. У 1954 р. тому ж заводі були не побудовано два досвідчених сочлененных паровоза П-38 типу «Маллет «1−4+4−2. Розрахункова сила тяги паровоза cоставляла 400 кН. Це був потужний радянський паровоз.

Мощность паровоза, яка може бути досить тривалий час при інших рівних умов, безпосередньо залежить від паропроизводительности казана, т. е. розмірів испаряющей поверхні казана, кількості і забезпечення якості палива, що може бути ефективно спалено в топці. Площа колосниковых решіток і обсяг топок потужних паровозів, постійно збільшуючись, досягли краю можливості їх опалення вручну, виникла нагальна потреба в створенні механічного углеподатчика. Так, площа колосникової грати сочлененных американських паровозів 1−4+4−1 і 1−4+4−2 досягла 7,7−16,9 кв. м. Першим спробував створення механічного углеподатчика — стокера було здійснено в 1889 р., але де вони виявилися незадовільними. Знадобилися багаторічну сумлінну працю, великі спеціальні досліди, експлуатаційні перевірки углеподатчиков багатьох систем, поки було створено кілька типів, відповідальних вимогам ефективного спалювання на паровозної топці. Через війну потужні паровози стали оснащуватися стокерами два види: з верхньої та нижньої подачею палива. Паровози з великою площею колосникової грати оснащували також стокером «Дуплекс «- з двосторонньої верхньої подачею на топку. У у Радянському Союзі стокеры вперше встановлено на паровозах ФД і ІВ; паровоз 2−7-2 Луганського заводу, мав площа колосникової грати 12 кв. м, був обладнаний стокером типу «Дуплекс ». Тендери деяких потужних американських паровозів оснащували пушером — механічним пристроєм, просуває вугілля до транспортеру стокера від задньої частини вугільного бункера. Пушер також застосовувалася для рыхления смерзшегося угля.

Успехи застосування пиловугільного опалення в стаціонарної енергетиці викликали до цьому різновиду опалення на паровозах. Смолоскипове спалювання вугільної пилюки, стійко що забезпечує підвищений коефіцієнт корисної дії (К.П.Д.) паровоза, стало надзвичайно важливим резервом збільшення його потужності і економічності при обмежений обсяг топки. Спроба застосування пиловугільного опалення на борту паровоза аж уперше було зробив у США в 1900 р., в 1914 р. було передано у досвідчену експлуатацію перший паровоз з пылеугольным опаленням. У наступні роки инженеры-теплотехники деяких країн неодноразово поверталися до цієї проблеме.

Наиболее суттєві в цій галузі проводились навіть Бразилії, у 1917;1929 рр., у Німеччині - в 1923;1930 рр., потім у НДР повоєнні роки. У Радянському Союзі питаннями пиловугільного опалення займалися в 1920;1925 рр. верб 1930;1934 рр. Було створено паровоз серії ФД з пылеугольным опаленням. У 1950;1956 рр. пристроями пиловугільного опалення було обладнано чотири серійних типу паровоза радянських залізниць. Щоправда, всі ці роботи, як нашій країні, і там не виходили межі досвідчених, пошукових. У процесі цих робіт і створювалися варіанти конструкцій паровозів з пылеприготовлением на борту паровоза аж і стаціонарним, випробовувалися різні принципи освіти пылевоздушной суміші для смолоскипа, досліджувалося застосування вугілля різних фізико-хімічних якостей. Нерідко будувалися досвідчені партії паровозів, як це було у Бразилії, Німеччини. Але необхідна експлуатаційна надійність роботи пиловугільних паровозів була досягнуто. Від згоряння маси на потоці смолоскипа при високих температур, те що у топочном просторі, а й у трубчастої частини казана, зумовлювало заносу розплавленими частинками шлаку задньої грати топки і жарових труб, що різко погіршувало процес згоряння палива. Причому за використанні пилу з малозольных вугілля з високої температурою плавлення шлаку час безупинної форсованої роботи казана значно зростає, але неминуче має місце процес шлакообразования на трубчастої частини котла.

В останні десятиліття світового паровозостроения неодноразово поставало питання про можливі межах потужності паровозів, що було викликано наявністю конкуренції інших напрямів локомотивної тяги та вимогами безперервного збільшення пропускну здатність доріг. Наведений аналіз стану і розрахунки з урахуванням реальних можливостей існуючих конструкцій і теплотехнических якостей паровозів показали, що з європейських і американських доріг кордоном потужності є 5900−6600 кВт (8000−9000 к.с.), що з граничними розмірами казана. Отже, перехід на прогресивні види тяги — тепловозную і електричну, що трапився кінці 50 — початку 1960;х років, був не межею потужних можливостей паровоза, а значні переваги нових видів тяги перед паровий по енергетичної економічності, середньодобовій продуктивності, і навіть скороченням числа що працюють у локомотивному господарстві, поліпшенням умов труда.

Но паровози канули до небуття що та Атлантида, у низці країн (преимушественно азійських і африканських) вони досі працюють, переважно як маневрові локомотивы.

Ведутся і розробки з вдосконалення паровоза. На думку фахівців, ККД сучасного паровоза можуть підняти до 15%. За цих умов видатки експлуатацію таких паровозів, за даними розрахунків істотно нижчий витрат за тепловозную тягу…

Список литературы

Для підготовки даної роботи було використані матеріали із сайту internet.