Τι είναι το Steam Locomotive;

Οι ατμομηχανές ατμού είναι ατμομηχανές ατμού. Οι ατμομηχανές ατμού χρησιμοποιήθηκαν από τα μέσα του 19ου αιώνα έως τα μέσα του 20ου αιώνα.

Οι ατμομηχανές άρχισαν να τραβούν άλογα στο βαγόνι, το οποίο άρχισε να χρησιμοποιείται στη Γερμανία στα μέσα της δεκαετίας του 1500. Με την εφεύρεση της ατμομηχανής στις αρχές του 1700, αυτοί οι δρόμοι άρχισαν να μετατρέπονται σε σιδηρόδρομους και η πρώτη ατμομηχανή κατασκευάστηκε το 1804 από τους Richard Trevithick και Andrew Vivian στην Αγγλία. Η ατμομηχανή εργάστηκε στην Ουαλία με τη γραμμή τραμ "Penydarren" (Merthyr Tydfil), η οποία είναι κοντά στο μέγεθος της ράγας. Την επόμενη περίοδο, η δικύλινδρη ατμομηχανή του Matthew Murray χτίστηκε το 1812 για τον χειριστή του Vagonyolu Middleton Railway.

Αυτές οι εξελίξεις στο Ηνωμένο Βασίλειο επιτάχυναν την έναρξη των ΗΠΑ και ο Tom Thumb, η πρώτη αμερικανική ατμομηχανή ατμού που εργάστηκε στο Σιδηρόδρομο της Βαλτιμόρης-Οχάιο το 1829, άρχισε να εργάζεται σε αυτή τη γραμμή και ήταν ένα δοκιμαστικό μοντέλο και ξεκίνησε στην τελετή έναρξης του South Carolina Railway στην Αμερική. Ο καλύτερος φίλος του Τσάρλεστον ήταν η πρώτη επιτυχημένη ατμομηχανή σιδηροδρόμων.

Ανάπτυξη ατμομηχανής ατμού

Στα 25 χρόνια μετά την κατασκευή της ατμομηχανής Trevithick, χρησιμοποιήθηκε με επιτυχία ένας περιορισμένος αριθμός ατμομηχανών ατμού σε σιδηροδρόμους που φέρουν άνθρακα. Προς το τέλος των Ναπολεόντων πολέμων, αυτή η αύξηση των τιμών των ζωοτροφών είχε επίσης σημαντικό αντίκτυπο. Δεδομένου ότι οι δρόμοι Ievha που κατασκευάζονται από χυτοσίδηρο δεν ήταν αρκετά ισχυροί για να τραβήξουν το βάρος της ατμομηχανής ατμού, αυτοί οι δρόμοι με ένα τμήμα "L" όπου οι τροχοί του φορτηγού αντικαταστάθηκαν από ράγες επίπεδης επιφάνειας και τροχούς με φλάντζες.

Κύλινδρος ατμομηχανής

Ο George Stephenson, εκμεταλλευόμενος την εμπειρία των προηγούμενων σχεδιαστών του το 1814, έκανε τις μηχανές επίπεδης επιφάνειας να κινούνται σε ράγες. Σε όλες σχεδόν τις προηγούμενες μηχανές, οι κύλινδροι τοποθετήθηκαν κάθετα και βυθίστηκαν μερικώς στο λέβητα. Το 1815, οι Stephenson και Losh κατοχύρωσαν με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας την ιδέα της μετάδοσης των κύριων κινητήριων τροχών απευθείας από τους κυλίνδρους μέσω των κορυφαίων μανιβέλων αντί να μεταδίδουν την κινητήρια δύναμη από το έμβολο στον κύριο τροχό. Η συσκευή, η οποία μεταδίδει την κινητήρια δύναμη με γρανάζια, προκάλεσε μια τρελή κίνηση, ειδικά όταν εμφανίστηκε φθορά σε μεγάλα δόντια. Ο μηχανισμός, ο οποίος μεταδίδει ισχύ απευθείας από τον κύλινδρο, έδωσε στους σχεδιαστές μεγαλύτερο βαθμό ελευθερίας επειδή είναι πιο λιτός.

Λέβητες Ατμομηχανής

Οι ατμομηχανές λέβητες έχουν επίσης μετατραπεί σε σωληνοειδή μορφή όταν ήταν με τη μορφή αδύνατου σωλήνα, και στη συνέχεια σε σωληνοειδή μορφή όπου συνυπάρχουν πολλοί σωλήνες, παρέχοντας έτσι μια ευρύτερη επιφάνεια θέρμανσης. Σε αυτήν την τελευταία μορφή, μια σειρά σωλήνων προσαρτήθηκαν σε μια παρόμοια πλάκα, η οποία βρέθηκε στην πλευρά όπου έκαιγε η σόμπα. Οι ατμοί εξάτμισης από τους κυλίνδρους προκαλούν έκρηξη καθώς διέρχεται από τους σωλήνες και πηγαίνει από το άκρο του καπνού στην καμινάδα, διατηρώντας τη φωτιά ζωντανή ενώ κινείται η ατμομηχανή. Ενώ μια ατμομηχανή στάθηκε εκεί που ήταν, χρησιμοποιήθηκε ένας κόμβος. Ο Henry Booth, λογιστής της Liverpool και της Manchester Company, κατοχύρωσε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας το 1827, ένα πιο προηγμένο ατύχημα πολλαπλών σωλήνων. Ο Stephenson χρησιμοποίησε επίσης την παρούσα εφεύρεση στην ατμομηχανή του που ονομάζεται Rocket (αλλά πρώτα έπρεπε να κάνει πολύ μεγάλες δοκιμές για να αποτρέψει τους δακτυλίους σύνδεσης στις ακραίες πλάκες στις οποίες συνδέθηκαν οι χαλκοσωλήνες, για να μην διαρρεύσουν).

Μετά το 1830 η ατμομηχανή ατμού πήρε τη μορφή που είναι γνωστή σήμερα. Οι κύλινδροι τοποθετήθηκαν είτε οριζόντια είτε ελαφρώς κεκλιμένοι στο άκρο όπου βγήκε ο καπνός, και αν το μέρος του πυροσβέστη βρισκόταν στο τέλος όπου κάηκε η σόμπα.

Σασί ατμομηχανής

Με τους κυλίνδρους και τους άξονες να βγαίνουν από το να συνδέονται με το λέβητα ή να τους τοποθετούν ακριβώς κάτω από το λέβητα, απαιτείται ένα πλαίσιο για να συγκρατούν τα διάφορα μέρη μαζί. Το πλαίσιο ράβδου, που χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά σε βρετανικές ατμομηχανές, σύντομα εφαρμόστηκε στις ΗΠΑ και μετακινήθηκε από σφυρήλατο σίδηρο σε χυτοχάλυβα. Οι κύλινδροι τοποθετήθηκαν έξω από το πλαίσιο. Στην Αγγλία, το πλαίσιο πλαισίου αντικαταστάθηκε από ένα πλαίσιο πλάκας. Σε αυτό, οι κύλινδροι βρίσκονται μέσα στο πλαίσιο, και υπάρχουν ελατήρια ανάρτησης (ελικοειδή ή σε σχήμα φύλλου) για τα πλαίσια, και τα έδρανα άξονα (λαδωμένα έδρανα) για να συγκρατούν τους άξονες.

Με την εισαγωγή χάλυβα στην κατασκευή λέβητα μετά το 1860, ήταν δυνατή η εργασία σε υψηλότερες πιέσεις. Προς το τέλος του 19ου αιώνα, η πίεση των 12 bar έγινε ευρέως διαδεδομένη στις ατμομηχανές. Εάν η ένωση είναι ατμομηχανή, άρχισε να χρησιμοποιείται πίεση 3,8 bar. Αυτή η πίεση αυξήθηκε στα 17,2 bar σε αυτήν την εποχή. Το 1890, φτιάχτηκαν οι κύλινδροι των ταχείας ατμομηχανής με διάμετρο 51 cm και μια διαδρομή 66 cm. Αργότερα, σε χώρες όπως οι ΗΠΑ, η διάμετρος του κυλίνδρου αυξήθηκε στα 81 cm και άρχισαν να μεγαλώνουν και οι δύο μηχανές και τα βαγόνια.

Στις πρώτες μηχανές, υπήρχαν αντλίες που κινούνται με άξονα. Ωστόσο, αυτά λειτούργησαν μόνο όταν ο κινητήρας ήταν σε λειτουργία. Ο εγχυτήρας βρέθηκε το 1859. Ο ατμός (ή αργότερα ατμός εξάτμισης) από το λέβητα ψεκάστηκε μέσω του χονδροειδούς ακροφυσίου (διαχύτης) σε σχήμα κώνου, γεμίζοντας το νερό στον λέβητα σε υψηλότερη πίεση. Μια «βαλβίδα ελέγχου» (μονόδρομη βαλβίδα) κράτησε τον ατμό μέσα στο λέβητα. Ο ξηρός ατμός είτε ελήφθη από την κορυφή του λέβητα και συλλέχθηκε σε διάτρητο σωλήνα ή από ένα σημείο στην κορυφή του λέβητα και συλλέχθηκε στο σταγονίδιο ατμού. Αυτός ο ξηρός ατμός μεταφέρθηκε στη συνέχεια σε έναν ρυθμιστή και ο ρυθμιστής ελέγχει την κατανομή του ξηρού ατμού. Η πιο σημαντική εξέλιξη στις ατμομηχανές ατμού ήταν η εισαγωγή υπερθέρμανσης.

Ο κυρτός σωλήνας, ο οποίος μεταφέρει ατμό μέσω ενός σωλήνα αερίου στον κλίβανο και στη συνέχεια σε έναν συλλέκτη στο μπροστινό άκρο του λέβητα, επινοήθηκε από τον Wilhelm Schmidt και χρησιμοποιήθηκε από άλλους μηχανικούς. Η εξοικονόμηση καυσίμων, ιδιαίτερα νερού, έγινε αμέσως εμφανής. Για παράδειγμα, ο «κορεσμένος» ατμός παρήχθη σε πίεση 12 bar και θερμοκρασία 188 °C. αυτός ο ατμός διαστέλλεται γρήγορα στους κυλίνδρους, θερμαίνοντας σε άλλους 93°C. Έτσι, τον 20ο αιώνα, οι ατμομηχανές ήταν σε θέση να λειτουργούν με υψηλές ταχύτητες ακόμη και με σύντομους χρόνους διακοπής της τάξης του 15%. Οι εξελίξεις όπως οι χαλύβδινοι τροχοί, οι επενδύσεις λέβητα από υαλοβάμβακα, οι βαλβίδες εμβόλου μεγάλου βήματος, οι άμεσες δίοδοι ατμού και η υπερθέρμανση συνέβαλαν στο τελικό στάδιο της εφαρμογής της ατμομηχανής.

Ο ατμός από το λέβητα χρησιμοποιήθηκε επίσης για άλλους σκοπούς. Προκειμένου να αυξηθεί η πρόσφυση, αντί να χύνεται, το "αμμοβολή" άρχισε να χρησιμοποιείται με ατμό, το οποίο αύξησε τη δύναμη τριβής το 1887. Τα κύρια φρένα λειτουργούσαν με κενό από το μηχάνημα ή με πεπιεσμένο αέρα από αντλία ατμού. Επιπλέον, παρέχεται θέρμανση με ατμό που μεταφέρεται στα βαγόνια μέσω σωλήνων και λήφθηκε ηλεκτρικό φως από το δυναμό ατμού (γεννήτρια).