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蒸気機関車:装置と動作原理

機関車、その装置は他の人を背景に今日の技術は原始的であり、まだいくつかの国で適用されています。それらは、蒸気エンジンをエンジンとして使用する自律型機関車です。このような機関車は19世紀に初めて登場し、多くの国の経済の発展に重要な役割を果たしました。

蒸気機関車の装置は絶えず改良され、その結果、古典的なものとは非常に異なる新しいデザインが登場しました。そのため、入札のないギア、タービンを備えたモデルがありました。

蒸気機関車装置と動作原理

今日、蒸気機関車の装置は考えることができます20世紀半ばにディーゼル機関車と電気機関車が作成されたため、廃止されました。より経済的な機関車です。すでに述べたように、今でも蒸気機関車は動き続けています。

蒸気機関車の動作原理と装置

このトランスポートの構造にはさまざまな変更があるという事実にもかかわらず、それらはすべて3つの主要な部分を持っています。

  • 蒸気機関;
  • ボイラー;
  • クルー。

蒸気は蒸気ボイラーで受け取られます-これはまさにユニットは主要なエネルギー源であり、蒸気が主要な作動流体です。蒸気エンジンでは、ピストンの往復機械運動に変換され、次にクランク機構の助けを借りて回転運動に変換されます。このおかげで、機関車の車輪が回転します。蒸気はまた、蒸気空気ポンプ、蒸気タービン発電機を駆動し、笛で使用されます。

車両乗務員は、シャーシとフレームで構成され、可動ベースです。これらの3つの要素は、蒸気機関車の建設の基本です。また、車は、石炭(燃料)と水の貯蔵庫として機能する車である入札によって隣接することができます。

蒸気機関車装置図

蒸気ボイラ

デバイスと動作原理を検討する場合これが主要なエネルギー源であり、この機械の主要コンポーネントであるため、ボイラーで蒸気機関車を始動する必要があります。この要素には、信頼性と安全性という特定の要件が課せられます。設備内の蒸気圧は20気圧以上に達する可能性があり、実際に爆発する可能性があります。システムの任意の要素の誤動作は爆発につながる可能性があり、それは機械のエネルギー源を奪います。

また、この要素は、操作、修理、保守、柔軟性、つまり、さまざまな燃料(多かれ少なかれ強力)での作業に便利である必要があります。

ファイアボックス

ボイラーの主な要素は炉であり、そこで燃焼します石炭フィーダーで供給される固形燃料。機械が液体燃料で作動する場合、それはノズルを通して供給されます。燃焼の結果として放出された高温ガスは、火室の壁を通って水に熱を伝達します。次に、水の蒸発と飽和蒸気の加熱のためにほとんどの熱をあきらめたガスは、煙突と火花消火装置を通して大気中に放出されます。

蒸気機関車ボイラー

ボイラーで発生した蒸気はドライキャップ(上部)。蒸気圧が105Paを超えると、特別な安全弁が蒸気圧を解放し、余分な蒸気を大気中に放出します。

圧力下の高温蒸気は、パイプを介してに供給されます蒸気エンジンのシリンダーは、ピストンとコネクティングロッドクランクメカニズムを押して、ドライブアクスルの回転につながります。排気蒸気が煙突に入り、煙突ボックス内に真空を作り出し、ボイラー炉への空気の流れを増加させます。

作業スキーム

つまり、一般的な仕事の原理を説明すると、すべてが非常に単純に見えます。蒸気機関車の図がどのように見えるかは、記事に投稿された写真でも見ることができます。

蒸気機関車装置

蒸気ボイラーは燃料を燃やします水を加熱します。水は蒸気に変換され、熱くなるとシステム内の蒸気圧が上昇します。高い値に達すると、ピストンが配置されているシリンダーに供給されます。

ピストンへの圧力により、車軸が回転し、車輪が動き始めます。余分な蒸気は、特別な安全弁を通して大気中に放出されます。ちなみに、後者の役割は非常に重要です。なぜなら、彼がいなければ大釜が内側から破裂していたからです。蒸気機関車のボイラーはこんな感じ。

メリット

他のタイプの機関車と同様に、蒸気機関車には特定の長所と短所があります。長所は次のとおりです。

  1. デザインのシンプルさ。蒸気機関車の蒸気機関とそのボイラーの構造が単純であるため、機械製造および冶金工場での生産を確立することは難しくありませんでした。
  2. 仕事の信頼性。前述の設計の単純さは、システム全体の高い信頼性を保証します。事実上壊れるものは何もないので、蒸気機関車は100年以上運転されています。
  3. 強力なスターティングトラクション。
  4. さまざまな種類の燃料を使用する能力。

以前は「雑食性」というものがありました。それは蒸気機関車に適用され、この機械の燃料として木材、泥炭、石炭、燃料油を使用する可能性を決定しました。時々、機関車は生産廃棄物で加熱されました:様々なおがくず、穀物の殻、木片、拒絶された穀物、使用された潤滑剤。

もちろん、同時に機械の牽引能力も低下しましたが、いずれにせよ、古典的な石炭はより高価であるため、これによりかなりの資金を節約することができました。

蒸気機関車装置蒸気機関

短所

いくつかの欠点もありました:

  1. 低効率。最先端の蒸気機関車でも、効率は5〜9%でした。蒸気エンジン自体の効率が低い(約20%)ことを考えると、これは論理的です。燃料燃焼の非効率性、ボイラーからシリンダーへの蒸気熱の伝達中の大きな熱損失。
  2. 燃料と水の膨大な埋蔵量の必要性。この問題は、水を得るのが難しい乾燥地域(砂漠など)で機械を操作するときに特に緊急になりました。もちろん、少し後に排気蒸気が凝縮した蒸気機関車を思いついたのですが、これで問題が完全に解決するわけではなく、単純化されただけでした。
  3. 燃えている燃料の直火による火災の危険。この欠点はボイラーレス蒸気機関車には見られませんが、移動範囲は限られています。
  4. 煙と煤が大気中に放出されます。この問題は、蒸気機関車が集落の境界内を移動するときに深刻になります。
  5. 車にサービスを提供する乗組員にとって困難な状況。
  6. 修理の複雑さ。蒸気ボイラーで故障した場合、修理に時間がかかり、投資が必要になります。

欠点にもかかわらず、蒸気機関車は非常に高く評価されました、それらの使用により、さまざまな国の産業のレベルが大幅に向上したためです。もちろん、今日では、より近代的な内燃機関や電気モーターが存在するため、このような機械の使用は関係ありません。それにもかかわらず、鉄道輸送の創設の基礎を築いたのは蒸気機関車でした。

蒸気機関車エンジン装置

結論として

これで、蒸気機関車エンジンの構造がわかりました。その機能、操作の長所と短所。ちなみに、今日でもこれらの機械は発展途上国(キューバなど)の鉄道で使用されています。 1996年まで、それらはインドでも使用されていました。ヨーロッパ諸国、米国、ロシアでは、このタイプの輸送は記念碑と博物館の展示物の形でのみ存在します。

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