Паровози, пристрій яких на тлі інших технологій сьогодні є примітивним, досі застосовуються в деяких країнах. Вони являють собою автономні локомотиви, що використовують в якості двигуна парову машину. Перші подібні локомотиви з'явилися в XIX столітті і зіграли ключову роль у становленні економіки цілого ряду країн. Пристрій паровоза постійно вдосконалювалося, в результаті чого з'являлися нові конструкції, які сильно відрізнялися від класичної. Так виникли моделі з шестернями, турбінами, без тендеру. Сьогодні пристрій паровоза можна вважати застарілим, так як ще в середині XX століття були створені тепловози та електровози – більш економічні локомотиви. Хоча, як уже говорилося, навіть зараз паровози продовжують працювати.

Принцип роботи і пристрій паровоза

Незважаючи на те, що існують різні модифікації конструкцій цього транспорту, всі вони мають три основні частини:

парову машину;

котел;

екіпаж.

В паровому котлі отримують пар – саме цей агрегат є первинним джерелом енергії, а пар – основним робочим тілом. В паровій машині воно перетворюється у зворотно-поступальний механічний рух поршня, яке в свою чергу за допомогою кривошипно-шатунного механізму трансформується в обертальний. Завдяки цьому колеса паровоза обертаються. Також пара приводить у рух пароповітряний насос, паротурбогенератор і використовується в свистке. Екіпаж машини складається з ходової частини рами і являє собою пересувне основу. Ці три елемента є основними в пристрої паровоза. Також до машини може примикати тендер – вагон, який служить сховищем вугілля (палива) і води.

Паровий котел

Під час розгляду пристрою і принципу роботи паровоза починати потрібно з котла, так як це первинне джерело енергії і головний компонент цієї машини. До цього елемента висуваються певні вимоги: надійність і безпека. Тиск пара в установці може досягати 20 атмосфер і більше, що робить його практично вибухівкою. Порушення роботи якого-небудь елемента системи може призвести до вибуху, що позбавить машину джерела енергії. Також даний елемент повинен бути зручним у керуванні, ремонті, обслуговуванні, бути гнучким, тобто вміти працювати з різним паливом (більш або менш потужним).

Топка

Основний елемент котла – топка, де спалюють тверде паливо, що подається за допомогою углеподатчика. Якщо ж машина працює на рідкому паливі, то його подають через форсунки. Виділяються в результаті згоряння високотемпературні гази передають тепло через стінки вогненної коробки воді. Потім гази, віддавши більшу частину тепла на випаровування води і нагрівання насиченого пара, виводяться в атмосферу через димову трубу і искрогасительное пристрій. Утворений в котлі пар акумулюється в ковпаку-сухопарнике (у верхній частині). При досягненні тиску пари понад 105 Па, спеціальний запобіжний клапан скидає його, випускаючи надлишок в атмосферу. Гарячий пар під тиском подається через труби до циліндрів парової машини, де він тисне на поршень і шатунно-кривошипний механізм, приводячи до обертання ведучої осі. Відпрацьований пар надходить в димову трубу, створюючи розрідження в димової коробки, що збільшує надходження повітря в топку котла.

Схема роботи

Тобто, якщо описувати принцип роботи узагальнено, все здається виключно простим. Як виглядає схема пристрою паровоза, можна побачити і на фото, розміщеному в статті. В паровому котлі спалюється паливо, яке нагріває воду. Вода перетворюється в пар, і, по мірі нагрівання, тиск пара в системі збільшується. Коли воно досягає найвищого значення, то його подають в циліндр, де розташовуються поршні. За рахунок тиску на поршні здійснюється обертання осі, колеса приводяться в рух. Надлишки пара викидаються в атмосферу через спеціальний запобіжний клапан. До речі, роль останнього виключно важлива, адже без нього котел розірвало би зсередини. Ось так виглядає пристрій котла паровоза.

Переваги

Як і інші типи локомотивів, паровози володіють певними перевагами і недоліками. Плюси наступні:

Простота конструкції. З-за нескладного пристрою парової машини паровоза і його котла, налагодити виробництво на машинобудівних і металургійних заводах було нескладно.

Надійність в роботі. Згадана простота конструкції забезпечує високу надійність роботи всієї системи. Практично нічому ламатися, з-за чого паровози працюють протягом 100 і більше років.

Потужна тяга при рушанні.

Можливість використання різних видів палива.

Раніше було таке поняття як "всеїдність". Воно застосовувалося до паротягам і визначало можливість використовувати деревину, торф, вугілля, мазут в якості палива для цієї машини. Іноді локомотиви опалювали відходами виробництва: різними тирсою, зерновий лушпинням, тріскою, бракованим зерном, відслужили мастильними матеріалами. Звичайно, тягові можливості машини при цьому знижувалися, однак це в жодному разі дозволяло економити солідні кошти, так як класичний вугілля коштує дорожче.

Недоліки

Без недоліків теж не обійшлося:

Низький ККД. Навіть на самих зроблених паровозах ККД становив 5-9%. Це і логічно, враховуючи невисокий ККД самої парової машини (близько 20%). Неефективність згоряння палива, великі тепловтрати при передачі тепла пара від котла до циліндрів.

Необхідність у величезних запасах палива і води. Особливо актуальною ця проблема ставала при експлуатації машин в умовах посушливої місцевості (в пустелях, наприклад), де складно роздобути воду. Звичайно, трохи пізніше придумали паровози з конденсацією відпрацьованого пара, однак це не вирішувало проблему повністю, а лише спрощувало її.

Пожежонебезпека, яка пояснюється відкритим вогнем палива, що згорає. Цього недоліку немає на бестопочних паровозах, але дальність їх прямування обмежена.

Дим і кіптява, що викидається в атмосферу. Серйозною ця проблема стає при русі паровозів у межах населених пунктів.

Важкі умови для бригади, яка обслуговує машину.

Трудомісткість ремонту. Якщо в паровому котлі щось виходить з ладу, то ремонт здійснюється довго і вимагає вкладення коштів.

Незважаючи на недоліки, паровози дуже цінувалися, оскільки їх використання істотно підняло рівень промисловості у різних країнах. Звичайно, сьогодні застосування подібних машин не актуально, в силу наявності більш сучасних двигунів внутрішнього згоряння і електродвигунів. Тим не менш, саме паровози поклали початок створенню залізничного транспорту.

На закінчення

Тепер ви знаєте пристрій двигуна паровоза, його особливості, плюси і мінуси експлуатації. До речі, сьогодні на залізничних магістралях слаборозвинених країн (наприклад, на Кубі) ці машини до цих пір застосовуються. До 1996 року вони використовувалися і в Індії. В європейських країнах, США, Росії цей вид транспорту існує лише у вигляді пам'яток та музейних експонатів.